최근 MMORPG 게임이나 가상현실 게임들은 대규모의 사용자가 가상세계에 접속하여 게임을 즐긴다. 이러한 환경에서 서버-클라이언트 모델은 서버에 많은 부하를 가져오게 되어, 게임 서비스의 QoS에 나쁜 영향을 준다. 이러한 방법을 해결하기 위해서 서버를 증설 할 수 있으나, 비용이 많이 들기 때문에 최근에 P2P 모델로 구현하려는 시도가 늘고 있다. 하지만 P2P 모델로 구현할 경우 서버의 부하는 쉽게 해결할 수 있으나, 데이터의 동기화에 문제가 생겨서 게임을 아예 진행할 수 없게 되거나, 사용자간의 잘못된 P2P망 구성으로 인해 서버-클라이언트 모델보다 안정적이지 못하다는 문제 점이 있다. 이 논문에서는 기존의 P2P 기법을 통한 영역 분할에 대해 살펴보고, 새로운 영혁 분할 기법을 제안하려고 한다.
실시간으로 상호 작용하는 어플리케이션에서 성능을 유지하면서 모든 참가자들에게 동일한 뷰를 보여주는 것이 중요하다. 동일한 뷰를 제공하기 위해 사용하는 기법 중 하나로, 참가자들은 받은 이벤트를 실행 시각까지 버퍼에 저장하고 모든 참가자들이 동시에 이벤트를 실행한다. 그러나 네트웍상에서 전송 지연 시간 때문에 실행 예정 시각이 지나서 수신된 이벤트 들은 손실된 이벤트로 처리되어 참가자들 간의 일치하지 않는 뷰를 초래하며 손실된 이벤트를 복구하기 위한 오버헤드가 추가적으로 필요하게 된다. 본 논문에서 제안한 동기화기법은 네트웍 트래픽 상태에 따라 재생 지연 시간을 동적으로 정함으로써 네트웍 트래픽이 감소하여 전송 지연 시간이 짧을 경우, 작은 재생 지연 시간을 적용하여 상호 작용 성능을 높여주고 네트웍상에 트래픽이 증가하는 경우에는 재생 지연 시간을 늘림으로 상호 작용 성능을 해치지 않는 범위에서 이벤트 손실율을 줄이고자 한다. 실험을 통해 이 기법이 효과적으로 작동하는지 알아본다.
최근 역감, 촉감 피드백을 생성할 수 있고 3 차원 상호작용이 가능한 컴퓨터 인터페이스 기술이 발전하면서 기존의 입출력 장치에 의존하던 컴퓨터 시뮬레이션의 한계가 줄어들어 그 종류가 다양해지고 있다. 특히, 가상현실 기반 수술 시뮬레이터의 수요가 증가 하면서 사실적인 가상환경을 제공하는 방법에 관련된 연구가 활발히 진행 되고 있으며 그 중에서 가상 장기 모델의 사실적인 표현 기술은 사용자의 몰입감을 높여주는데 중요한 역할을 하기 때문에 반드시 필요한 분야이다. 가상 장기 모델의 사실성을 높이기 위해서는 사용자의 상호작용에 따라 변형되는 시각적 피드백과 알맞은 햅틱 피드백을 전달해야한다. 본 연구에서는 이 두 가지 피드백은 사람이 인지하는 방법과 시스템의 요구 사항이 다르기 때문에 보다 효과적인 시뮬레이션을 하기 위하여 서로 다른 두 모델을 구현하고 두 모델간의 동기화를 위한 기술로써 적응성 질량-스프링 모델 기법을 제안한다. 또한, 유연체 변형에 대하여 표면의 세부 형태를 보여주는 시각모델과 사용자의 상호작용에 따른 햅틱 피드백을 전달하는 햅틱 모델, 그리고 이 두개의 모델을 연동시키는 동기화 모델을 통하여 유연체의 거동을 실시간, 사실적으로 제공할 수 있는 가변형 모델 시뮬레이션 프레임워크를 설계한다.
쓰레드는 프로그램의 동시성을 표현하는데 적합하고, 프로세서 모델에 비하여 동기화나 문맥교환의 비용을 줄일 수 있어 기존의 멀티 프로세스 프로그래밍을 대체하고 있다. 운영체계에서 멀티쓰레팅 환경의 제공은 이제 필수적이며, 좋은 성능을 위해서는 운영체계의 지원이 필요하다. ARX 실시간 운영체계는 유저 레벨 멀티쓰레팅을 지원하고 있으며 쓰레드의 성능을 높이고 유저 레벨에서 실시간 스케쥴링이 가능하도록 하기 위하여 동적 가상 쓰레드 바인딩(dynamic virtual stack binding)과 스케쥴링 이벤트 업콜(scheduling event upcall)등의 기법을 지원한다. 본 논문에서는 자바 가상 머신을 통하여 ARX 운영체계의 쓰레드 라이브러리의 성능을 측정하고 다른 운영체계의 멀티쓰레드 라이브러리와 성능 비교를 하였다. 실험결과 ARX 가 제공하는 쓰레드 라이브러리가 다른 운영체계에 비해 우수한 성능을 보여줌을 확인하였다.
인터넷을 이용하여 수천 명이 동시에 접속할 수 있는 온라인 게임에서는 참여자들의 하드웨어와 네트워크 성능은 매우 다를 수 있으므로 메시지 동기화는 반드시 해결되어야 할 과제이다. 동기화를 위하여 메시지를 받은 즉시 처리하지 않고 일정한 대기시간이 지난 후 처 리하는 방법이 많이 사용되는데, 대기시간이 길어질수록 공정성은 좋아지나 응답성이 떨어지므로 적절한 대기시간을 결정하는 것은 쉬운 문제가 아니다. 본 논문에서는 대용량 일인칭 액션 게임의 특징과 참여자간의 상호작용 확률을 고려한 대기시간 결정 방법을 제안했다. 제안된 방법을 구현하고 가상환경 하에서 메시지를 생성하는 모의실험을 하여 제안된 방법의 효용성을 검증했다.
시스템과 네트워크 클라이언트의 제한된 리소스를 이용하여 다수의 사용자가 참여 가능하고 사용자의 QoS를 만족시키는 분산 가상 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 분산 가상 시스템을 구현하기 위해서는 사용자의 증가에 따른 네트워크 트래픽 증가 문제, 네트워크 지연으로 발생하는 클라이언트간의 동기화 문제, 가상 환경 렌더링에 따른 시스템 부하 등의 문제를 해결해야 한다. 본 논문에서는 3인칭 시점의 가상 댄싱 공간을 구성하여 아바타간의 상호 작용을 지원하고 사용자가 느끼는 화질에 따라 네트워크를 통해 전송되는 데이타의 양을 달리하는 계층적 QoS 모델을 제안한다. 계층적 QoS 모델은 화면을 보는 사용자의 시점에 기반하여 가상 댄싱 공간에서 보여지는 아바타의 화질을 조절하는 Visual QoS와 아바타의 영향 범위 및 아바타간의 거리에 의해 사용자에게 들리는 소리의 크기를 조절하는 Audio QoS로 구성된다. 이 기법의 효율성을 검증하고자 Sun사의 JMF와 Java3D를 이용하여 사용자의 실영상과 3D CG 아바타가 참여하는 가상 댄싱 공간을 구현한다. 본 논문에서 제안한 계층적 QoS 모델이 다수의 아바타가 참여하고 아바타의 밀집도가 높은 가상 댄싱 공간을 효과적으로 지원할 수 있다는 것을 TIE 시스템의 성능 실험과 시뮬레이션을 통해 확인한다.
LVC(Live Virtual Constructive) 통합 훈련 체계는 대표적인 가상물리시스템 중 하나이다. LVC 훈련 체계를 구성하는 각 L,V,C 체계들은 서로 다른 시간 도메인, 해상도 및 동작 방식을 갖는다. 이에 각 체계의 이종 미들웨어들을 공통의 통신 미들웨어로서 통합하고, 연동 gateway (GW)를 이용하여 이종 체계를 연동하는 방안 연구는 매우 중요하다. 특히, LVC체계는 서로 다른 시간 도메인을 사용하고 있기 때문에 다른 체계 간 이벤트들의 인과성 보장과 시간 동기화에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 LVC 훈련체계의 통합 미들웨어로서 L 체계의 실시간 통신 미들웨어인 OMG DDS(Data Distribution Service)를 기반으로 HLA(High Level Architecture)/RTI(Run Time Infrastructure)기반의 시뮬레이션 시간을 사용하는 V, C 체계와 시간 차원에서 연동하는 방안을 제시한다. 본 논문에서는 HLA의 Time management 기능과 Clock Federate를 기반으로 DDS와 HLA 각각의 통신 개체인 파티서펀트(Participant)와 페더레이트(Federate)간 인과성을 유지하는 정밀한 시간 동기화 기법을 제안한다. 더불어, 각 미들웨어 상에서 실제 응용을 개발하여 제안한 방식에 의해 이종 체계 간 시간 제어 및 동기화가 이루어짐을 검증한다.
최근 항공기, 자동차와 같은 시스템들은 크기, 무게, 전력 등의 문제로 기존 연합형(Federated) 구조에서 모듈형(Modular) 구조로 개발되는 추세이며, 단일 하드웨어에 파티션 개념을 적용하여 다수의 논리적 노드들을 운용할 수 있는 파티션 운영체제도 등장하고 있다. 분산 복구 블록은 실시간 시스템에 적용 가능한 소프트웨어 결함 허용 기법으로 다수의 물리적 노드들을 동기화 시켜 동작시킴으로써 실시간 절체가 가능하도록 하는 설계 기법이다. 분산 복구 블록은 노드들 간의 실시간 동기화를 필요로 하기 때문에 단일 코어 기반의 파티션 구조에는 적합하지 않으며, 적용을 위해서는 멀티코어를 기반으로 하고 또한 AMP(Asymmetric Multi-Processing) 방식을 이용한 파티션 구조에 적용되어야 한다. 본 논문에서는 멀티코어 기반 supervised-AMP 가상화 방식의 파티션 운영체제를 이용한 분산 복구 블록 설계 기법을 제안한다. 또한 제안된 설계 기법의 유용성을 보이기 위하여 항공기용 비행제어시스템 시뮬레이션을 이용한 사례 연구를 보인다.
최근의 멀티미디어 기술은 정보의 디지털화와 온라인화에 따라 가전, 컴퓨터, 통신 및 방송 기술이 융화되어 가는 추세에 있으며, 대화형의 하이브리드 멀티미디어 기술을 그 특징으로 하고있다. 하이브리드 멀티미디어는 컴퓨터 그래픽 및 미디(MIDI) 기술로 인위적으로 생성한 2D/3D그래픽 및 음향을 실제의 자연적인 영상과 소리에 추가하여 합성하므로 생성된다. MPEG-4는 이렇게 인위적으로 합성되거나 자연적인 영상 혹은 음향 정보의 디지털 하이브리드 멀티미디어 부호화를 목적으로 하며, 활성화된 혼합 미디어의 내용기반 처리, 상호, 동작 및 사용자의 쉬운 접근 등을 가능하게 한다. SNHC(Synthetic-Natural Hybrid Coding)는 기존의 수동적인 미디어의 전달뿐 아니라 실시간 처리가 가능한 인터랙티브 응용 분야까지 다루고 있으며, 통합된 시공간 부호화 기법을 사용하여 시각, 청각, 2차원, 3차원 컴퓨터 그래픽스 등 다양한 형태의 표준 AV(Aural/Visual) 객체를 처리한다. 표준화는 주로mesh-segmented 비디오 부호화, 구조물 부호화, 객체간의 동기화, AV 객체 스트림의 멀티플렉싱, 혼합 미디어 형태의 시-공간 통합화 등에서 이루어지게 되는데, 이는 궁극적으로 네트워크로 연결되는 가상 환경(Virtual Environment)에서 다수의 사용자가 서로 상호작용 할 수 있는 틀을 제공하는데 있다. 이러한 틀이 제공되면, 대화형 하이브리드 멀티미디어라는 새로운 형태의 정보를 사용함으로써 기존의 미디어로는 경험하지 못하는 다양한 응용과 서비스를 경험할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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