모바일 통신 단말기의 급속한 발전과 다양한 사용자들의 요구로 인하여, 이미지 정보를 포함한 멀티미디어 정보가 모바일 통신에서 컨텐츠의 기반을 이루고 있다. 전송 지연시간과 경비를 고려할 경우에 비트맵 방식 보다 유리한 벡터 그래픽스 방식의 이미지 정보를 효율적으로 이용하기 위해서는 효율적인 벡터 그래픽스 지원 시스템이 필요하다. 따라서, 많은 벡터 그래픽스 커널 시스템들이 제안되고 있으며, 호환성을 높이기 위하여 벡터 그래픽스 커널에 대한 표준화 작업이 진행되고 있다. 본 논문에서는 자원 제한적인 모바일 단말기에 적합한 벡터 그래픽스 커널의 요구 사항을 살펴보고, 표준으로 제안된 Khronos Group의 OpenVG 기반 벡터 그래픽스 커널을 설계 구현한다. 또한, 구현된 그래픽스 커널을 검증하기 위하여 PC 에뮬레이터 환경과 ARM 탑재 개발보드 환경에서 각각 포팅 한 후, 성능을 측정한다.
본 논문에서는 그래픽스 하드웨어를 이용한 스윕 곡면의 효율적인 렌더링 알고리즘을 제안한다. 스윕 곡면은 스플라인 모션을 따라 움직이는 단면 곡선으로 표현된다. 이러한 표현은 행렬과 벡터의 곱으로 계산되며, 이는 프로그래밍이 가능한 그래픽스 하드웨어에 쉽게 적용될 수 있다. 스플라인 모션과 단면 곡선의 정보는 텍스쳐 메모리에 저장된다. 그래픽스 하드웨어의 정점 프로세서는 두 개의 곡면 매개변수를 2차원 정점으로 입력받아 한 번의 행렬 곱셈으로 스윕 곡면의 정점 좌표와 법선 벡터를 계산한다. 제안한 GPU 기반 스윕 곡면의 렌더링은 CPU 기반 렌더링에 비해 10배에서 40배 정도의 속도 향상을 보였다.
일반적으로 래스터 그래픽스 기반으로 구성된 사용자 인터페이스는 등심선을 원하는 형태로 생성 및 편집하는 저작도구 인터페이스를 제공함에 있어 그래픽 모델의 확장성과 생산성에 대한 제약으로 인해 자유로운 그래픽 표현에 많은 어려움을 나타내고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 객체 지향 그래픽스 기술인 WPF 사용자 인터페이스를 통해 벡터 곡선을 독립적인 콘텐츠로 모델링하여 등심선 생성 및 편집도구에 독창적이고 유연한 그래픽 표현이 가능하도록 사용자 인터페이스를 제공하는 방법을 제안한다. 이를 위해 등심선의 그래픽 레이아웃은 조절점과 곡선으로 분할하여 벡터 곡선에 대한 컨테이너 요소를 제공하였고, 최종적으로 프로토 타입의 저작도구를 이용해 등심선의 모의 편집 실험을 실시하여 제안하는 방법의 우수성을 확인하였다.
스마트 폰을 비롯한 다양한 임베디드 환경에서 널리 쓰이는 2D 벡터 그래픽스 기술에는 OpenVG와 SVG Tiny가 대표적이다. 고해상도 화면에서 높은 재생속도의 벡터 그래픽스 응용을 위해서는, 이들을 효과적으로 가속해야 한다. 현재까지 OpenVG와 SVG Tiny의 구현방법에는, 전용 그래픽스 칩과 같은 하드웨어로 구현하는 방법과, 전체를 소프트웨어로 구현하는 방식이 있었다. 현재 시장에서 사용 가능한 벡터 그래픽스 전용 칩들은 상대적으로 고가에 큰 전력을 소비한다. 반면, 소프트웨어 구현에서는 100%에 가까운 CPU 사용률에서도 상대적으로 낮은 성능을 보이고, 이 경우에, 다른 멀티-쓰레드 응용프로그램들을 방해할 가능성이 컸다. 본 논문에서는, 현재 미디어 재생 기기들과 휴대폰들에 광범위하게 장착되어 있는 상용 멀티미디어용 하드웨어들을 사용하여 OpenVG와 SVG Tiny 양쪽 모두를 가속하는 비용대비 효과적인 방법을 제시한다. 멀티미디어 프로세서들을 효과적으로 사용함으로써, CPU 사용률과 전력소모량을 줄이면서도 OpenVG와 SVG Tiny를 최소 3.5배에서 최대 30배까지 성공적으로 가속할 수 있었다.
다면체를 부드럽게 렌더링하기 위해서는 각 꼭지점에서의 법선 벡터가 필요하다. 기장 흔히 쓰는 법선 벡터 계산 방법은 꼭지점 주변 면들의 법선 벡터들을 평균하는 것인데, 이 방법은 면들이 어떻게 분할 되어 있는지에 영향을 받으며, 따라서 비록 모델을 연속되게 변형하더라도 면 분할을 행하고 나면 법선 벡터들이 연속되지 않게 변할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 기존의 방법을 약간 변형한 법선 벡터 계산 방법을 제시한다. 이 방법에서는 꼭지점 주변 면들의 법선 벡터를 가중합하여 구하는데, 한 면의 가중치는 꼭지점에 걸쳐있는 두 모서리가 이루는 각으로 정한다.
최근 임베디드 환경에서 2차인 Vector Graphics에 대한 요구는 크게 증가하고 있으며, Flash Lite, SVG등의 응용이 이미 널리 사용되고 있다. 반면 이러한 응용을 지원하기 위한 API의 표준은 전무한 실정이었다. OpenVG 1.0은 임베디드 시스템을 위한 미디어 표준 제정 기관인 Khronos Group에서 제정한 2차원 벡터 그래픽스를 위한 API (Application Programming Interface)로 2005년 8월 발표되었다. 본 논문에서는 OpenVG 표준에 대해 간략히 소개하고 (주)휴원에서 세계최초로 상용화 개발에 성공한 AlexVG Engine의 개발과정과 결과에 대하여 설명한다.
이 논문은 실시간 모션 생성 응용분야에서 최근 활발하게 사용되고 있는 모션 매칭 기술을 효과적으로 적용하는 방법에 대해 연구한다. 모션 매칭의 핵심은 간단한 특징 벡터의 정의에 있으나 이 정의의 선택에 따라 결과가 많이 달라지게 된다. 이에 본 연구에서는 보행 동작을 중심으로 사용자가 원하는 궤적을 생성하기 위한 최적의 특징 벡터의 조합을 도출하는 것을 목표로 다양한 조합에 대해 실험하고, 이에 대한 오차 분석을 시행하였다.
본 논문에서는 밀도 데이터로부터 다양한 벡터장 패턴을 시각화하는 새로운 방법을 제안한다. 이를 위해 물리 기반 시뮬레이션과 기하학적 처리에서 사용되는 이동최소제곱(Moving least squares, MLS)을 이용한다. 하지만 일반적인 MLS는 벡터기반의 제약조건을 통해 고차 보간되기 때문에 밀도의 특성을 고려하지 못한다. 본 논문에서는 입력 데이터에 내포되어 있는 밀도의 특성을 효율적으로 고려하기 위해 몬테카를로 기반의 가중치를 MLS에 통합하여 다양한 형태의 백터장을 표현할 수 있도록 알고리즘을 설계한다. 결과적으로 일반적인 MLS와 발산제약 기반의 MLS 같은 기존 기법으로는 표현하기 힘든 디테일한 벡터장을 실험을 통해 보여준다.
곡면은 다각형 메쉬에 비해 간결한 표현을 가지고 부드러운 형상을 표현할 수 있지만, 현재 그래픽스 하드웨어는 곡면 렌더링을 지원하고 있지 않다. 최근의 GPU를 이용하여 프로그래밍 가능한 그래픽스 파이프라인은 기존의 다양한 그래픽스 알고리즘들을 가속화시키는 데 이용될 수 있기 때문에, 이 논문에서는 GPU 하드웨어를 이용하여 블렌딩을 기반으로 생성된 임의의 위상을 가진 곡면을 빠르게 렌더링 하는 방법을 제시한다. 제어 메쉬상에서 샘플링된 매개변수와 지역 곡면을 표현하는 정보들을 그래픽스 파이프라인으로 전달하여, 정점 프로세서에서 이러한 정보들을 가지고 블렌딩된 곡면상의 위치 정보와 노말 벡터를 계산한다. 이러한 방법은 CPU에서 블렌딩 곡면을 계산하는 것보다 훨씬 빠르게 수행된다.
벡터 그래픽스는 좌표 정보를 이용하여 이미지를 표현하기 때문에 이미지 퀄리티의 손실 없이 쉽게 확대 축소가 가능하며, 일반적으로 래스터 그래픽스로 표현되는 이미지보다 더 작은 파일 크기를 가진다. 본 논문에서 제안하는 벡터 그래픽 가속기는 개선된 스캔라인 엣지 플래그 방식을 사용하여 엣지의 정렬과정을 수행하지 않고 렌더링을 수행할 수 있도록 설계되었으며 OpenVG 2D 벡터 이미지를 사용하여 검증되었다. 본 논문에서 제안하는 가속기는 Tiger image를 기준으로, 테셀레이션을 수행하는데 12ms, 전체 이미지 렌더링에 208ms의 시간이 소요되며, Tiger image 기준으로 약 초당 5 프레임의 성능을 가진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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