과학적 가시화의 한 분야인 볼륨 가시화는 3차원, 혹은 그 이상의 차원의 공간에서 정의된 추상적이고 복잡한 볼륨 데이타로부터 의미 있고 가시적인 정보를 효과적으로 추출하도록 도와주는 다양한 기술에 관한 연구 분야로서, 기상학, 의학, 계산 유체 역학 등 여러 학문 분야에서 점차 그 중요성을 더해가고 있다. 한편 가상 현실은 컴퓨터가 만든 가상의 세상에 사용자가 몰입하여 시각, 청각, 촉각 등의 감각을 이용하여 세상을 경험하고 대화식으로 정보를 주고받을 수 있도록 도와주는 여러 기술에 관련된 연구 분야로서 국내외적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 CAVE라 불리는 몰입형 3차원 가상 환경 시스템 환경에서 인체 볼륨 데이타를 보다 개선된 볼륨 가시화 방법을 사용하여 실시간으로 입체 영상을 생성해주는 시스템을 설계하고 구현하였다. 이 시스템은 기존 3차원 텍스처 매핑 기반 볼륨 렌더링 방법의 느린 속도를 보완하고자, 영상 기반 렌더링에 기반을 둔 향상된 텍스처 매핑 기법을 사용하여 실시간 볼륨 입체 가시화 기능을 지원하며, 사용자를 위하여 다양한 인터페이스 기능들을 제공한다. 본 시스템의 효용성을 증명하기 위한 테스트 데이터로서 Visible Korean Human 데이타를 사용하였다. 본 논문에서는 실시간 입체 영상 시스템에 필요한 가시화 기법과 라이브러리, 그리고 구체적인 구현 내용에 대해서 설명한다.
과학적 가시화의 한 분야인 볼륨 가시화는 3차원, 혹은 그 이상의 차원의 공간에서 정의된 추상적이고 복잡한 볼륨 데이타로부터 의미 있고 가시적인 정보를 효과적으로 추출하도록 도와주는 다양한 기술에 관한 연구 분야로서, 기상학, 의학, 계산 유체 역학 등 여러 학문 분야에서 점차 그 중요성을 더해가고 있다. 한편 가상 현실은 컴퓨터가 만든 가상의 세상에 사용자가 몰입하여 시각, 청각, 촉각 등의 감각을 이용하여 세상을 경험하고 대화식으로 정보를 주고받을 수 있도록 도와주는 여러 기술에 관련된 연구 분야로서 국내외적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 CAVE라 불리는 몰입형 3차원 가상 환경 시스템 환경에서 인체 볼륨 데이타를 보다 개선된 볼륨 가시화 방법을 사용하여 실시간으로 입체 영상을 생성해주는 시스템을 설계하고 구현하였다. 이 시스템은 기존 3차원 텍스처 매핑 기반 볼륨 렌더링 방법의 느린 속도를 보완하고자, 영상 기반 렌더링에 기반을 둔 향상된 텍스처 매핑 기법을 사용하여 실시간 볼륨 입체 가시화 기능을 지원하며, 사용자를 위하여 다양한 인터페이스 기능들을 제공한다. 본 시스템의 효용성을 증명하기 위한 테스트 데이터로서 Visible Korean Human 데이타를 사용하였다. 본 논문에서는 실시간 입체 영상 시스템에 필요한 가시화 기법과 라이브러리, 그리고 구체적인 구현 내용에 대해서 설명한다.
Volume visualization is an important subarea of scientific visualization, and is concerned with techniques that are effectively used in generating meaningful and visual information from abstract and complex volume datasets, defined in three- or higher-dimensional space. It has been increasingly impo...
Volume visualization is an important subarea of scientific visualization, and is concerned with techniques that are effectively used in generating meaningful and visual information from abstract and complex volume datasets, defined in three- or higher-dimensional space. It has been increasingly important in various fields including meteorology, medical science, and computational fluid dynamics, and so on. On the other hand, virtual reality is a research field focusing on various techniques that aid gaining experiences in virtual worlds with visual, auditory and tactile senses. In this paper, we have developed a visualization system for CAVE, an immersive 3D virtual environment system, which generates stereoscopic images from huge human volume datasets in real-time using an improved volume visualization technique. In order to complement the 3D texture-mapping based volume rendering methods, that easily slow down as data sizes increase, our system utilizes an image-based rendering technique to guarantee real-time performance. The system has been designed to offer a variety of user interface functionality for effective visualization. In this article, we present detailed description on our real-time stereoscopic visualization system, and show how the Visible Korean Human dataset is effectively visualized on CAVE.
Volume visualization is an important subarea of scientific visualization, and is concerned with techniques that are effectively used in generating meaningful and visual information from abstract and complex volume datasets, defined in three- or higher-dimensional space. It has been increasingly important in various fields including meteorology, medical science, and computational fluid dynamics, and so on. On the other hand, virtual reality is a research field focusing on various techniques that aid gaining experiences in virtual worlds with visual, auditory and tactile senses. In this paper, we have developed a visualization system for CAVE, an immersive 3D virtual environment system, which generates stereoscopic images from huge human volume datasets in real-time using an improved volume visualization technique. In order to complement the 3D texture-mapping based volume rendering methods, that easily slow down as data sizes increase, our system utilizes an image-based rendering technique to guarantee real-time performance. The system has been designed to offer a variety of user interface functionality for effective visualization. In this article, we present detailed description on our real-time stereoscopic visualization system, and show how the Visible Korean Human dataset is effectively visualized on CAVE.
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문제 정의
특히 본연구에 시도하려는 것과 같이 데이타의 크기가 방대할 경우<단계 1>의 계산으로 인하여 실시간 렌더링을 위한 중분한 속도를 기대하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 다음절에 설명하는 바와 같이 이 다단계 기법에 영상 기반 렌더링올 적용시킨 방법을 사용하여 실시간으로 방대한 데이타를 가시화하려 하였다.
또한 CAVE 시스템 상에서 역학 시스템의 가상 프로토타입핑읆 가능하게 해주는 소프트웨어가 개발되기도 하였다[6丄 이 소프트웨어는 역학 시스템을 분석하는 시뮬레이션 소프트웨어 FIFEA(Fast Implicit Finite Element Analysis) 부분과 결과를 가시화하는 가상 현실 디스플레이 소프트웨어 부분 두 가지 요소로 나뉘어지는 데, 이 논문에서는 두 소프트웨어를 결합하는 데 있어 필요한 여러 가지 연구 문제에 대해 살펴보았다.
2장에서는 본 시스템을 개발하는 데 필요한 텍스처 매핑 기반 볼륨 렌더링에 대한 과거 연구를 간략히 설명하고 시스템의 실시간 가시화를 위하여 새롭게 개선된 영상 기반 텍스처 매핑알고리즘에 대하여 알아보겠다. 또한 입체 영상을 위한 입체 영상 생성 기법에 대해서도 간략히 알아보겠다. 3 장에서는 시스템에 사용된 하드웨어에 대하여 간략히 설명하고 실제 시스템의 구조에 대하여 설명하겠다.
또한 이곳에는 자전거 시뮬레이터가 있는데 이것은 자전거의 핸들 부위와 페달 부위에 두 개의 모터를 달아 자전거를 주행하는 영상을 보면서 영상에 따라 두 모터에서 핸들의 '위치와 페달의 이동 속도를 감지해 3차원의 시청각을 체험할 수 있게 해주는 시스템이다. 보고 듣는 환경에 따른 느낌을 회전력이 매우 큰 두 개의 모터를 이용해 핸들 및 페달에 느낌을 전달하도록 한 것이다. 이 자전거 시뮬레이터는 고정된 자전거에서 페달을 밟더라도 펼쳐지는 영상에서 보여지는 공간에서 자전거를 타는 것처럼 핸들과 페달의 힘이 실감나게 전달되기도 한다.
본 논문에서 구현한 가시화 시스템은 CAVE 상에서 입체적인 영상을 생성하는 것을 목표로 한다. 입체 영상 (stereoscopic image)은 좌우 두 눈의 위치에서 각각 대상을 렌더링한 후 동시에 디스플레이 함으로써 생성할 수 있다.
해외에서는 과거부터 CAVE 시스템을 이용한 많은 연구가 이루어져 왔으나, 아직 국내에서는 CAVE 시스템이 보편화되지 않은 상태여서 활발한 연구가 이뤄지지 못했던 것이 사실이었다. 본 논문에서는 CAVE 시스템 상에서 방대한 의료 데이타를대화식으로 가시화해주는 실시간 입체 영상 가시화 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 기존의 3차원 텍스처매핑 기법과 영상 기반 2차원 텍스처 매핑 방법을 혼합한 렌더링 방법에 기반하여 입체 영상을 실시간으로 생성할 수가 있다.
본 논문에서는 이와 같이 아직 우리 나라에서 연구가 미흡한 상태인 CAVE 시스템을 기반으로 하는 실시간입체 영상 가시화 시스템올 개발하려 하였다. 특히 본 시스템에서는 테스트 데이타로 VKHCVisible Korean Human)을 사용한다.
또한 고속 네트워크와 고성능 워크스테이션을사요하여 CAVE에서 과학적 데이타를 가시화 해주는 분산 시스템도 개발되었다[5]. 이 연구에서는 기존 시스템에서 미리 생성해놓은 과학적 데이타만을 가시화 해주는 문제점올 극복하여 거의 실시간으로 복잡한 과학적 시뮬레이션 계산을 수행하면서 가시화 해주는 것을 가능케 하였다. 그러한 예로서 '우주 웜'(Cosmic Worm)이라는 과학적 어플리케이션올 소개하였다.
전기한 바와 같이 본 연구에서 개발한 시스템은 사용자가 다양한 기능들을 편리하게 사용할 수 있게 하기 위하여 효과적인 인터페이스롤 제공하도록 설계하였다.
제안 방법
고해상도의 VKH 데이타는 그 크기가 매우 방대하여 기존의 3차원 텍스처 매핑 기법을 사용하여 가시화할 경우 속도가 매우 느려 실시간으로 가시화하기가 용이하지가 않다、따라서 본 시스템에서는 3차원 볼륨 데이타의 전처리를 통하여 생성한 중간 단계의 데이타를 2 차원 텍스처 형태로 저장한 뒤, 렌더링 시 텍스처 메모리에 올려놓고 대화식으로, 그리고 실시간으로 가시화해주는 영상 기반 렌더링 기법을 도입하였다. 이 기법은 3 차원 텍스처 매핑에 비해 속도가 훨씬 빠른 2차원 텍스처 매핑올 사용하여 구현하기 때문에 실시간 가시화가 가능하다、또한 이 기법은 법선 벡터 데이타를 이미지로 저장하고 있어, 기존의 영상 기반 렌더링 기법들과는 달리 사용자가 실시간으로 광원이나 물질의 성질을 동적으로 바꿀 수가 있다는 장점이 있다.
원하는 이미지를 생성할 수가 있다. 그러나 본 논문에서 사용하는 SGI의 그래픽스 가속기에서는 쉐이 더 기능을 제공하지 않기 때문에 위에서와 같은 다단계 알고리즘을 사용하였다.
원래의 광선 추적법 알고리즘에서 광선의 각 리샘플링 지점에서 주변 복셀의 밀도 값을 사용하여 현 위치의 그래디언트 방향을 구한 후 이를 법선 벡터 값으로 사용하여 쉐이딩 알고리즘을 적용시켜 색상 값을 구한다. 그러나 본 논문에서는 법선 벡터 정보를 필요로 하기 때문에 쒜이딩 알고리즘을 적용시키기 전 단계의 그래디언트 값만을 합성하여 법선 벡터 영상을 생성한다. 이렇게 만들어진 영상을 NTEX(Normal TEXture) 확장자를 가지는 파일에 저장한 후, 렌더링 시 텍스처 메모리에 올려 사용한다.
다시 말해서 본 논문에서는 앞에서 설명한 다단계 알고리즘 중 부분이 렌더링 시간의 대부분을 차지하고, 또한 법선 정보만 있으면 퐁의 조명 모델을 적용할 수 있다는 점을 고려한 영상 기반 렌더링 방법을 사용한다.
이렇게 만들어진 영상을 NTEX(Normal TEXture) 확장자를 가지는 파일에 저장한 후, 렌더링 시 텍스처 메모리에 올려 사용한다. 또한, 본 논문에서는 영상 평면의 한 점에서 한 개의 광선을 쏘는 일반 광선 추적법이 아닌, 여러 개의 광선을 쏘는 슈퍼 샘플링 방법을 사용하여 렌더링함으로써 보다 나은 화질의 법선 벡터 영상을 얻을 수 있었다.
물체 조작을 위하여 본 시스템은 입력 데이타로서 VKH 데이타에서 광선 추적법으로 생성한 피부와 뼈에 대한 법선 데이타를 사용한다. 따라서 어떤 데이타를 화면에 가시화할 지를 키보드 솨」8' 키를 누름으로써 결정할 수 있다.
특히 90 년대 초반 제안된 이후[10, 11, 12, 13], 그래픽스 하드웨어의 기능 확장과 함께 발전해온, 3차원 텍스처 매핑 하드웨어를 기반으로 하는 볼륨 렌더링 기법은 고화질의 결과 이미지를 생성하면서도 실시간 렌더링이 가능하여 크게 주목을 받고 있다. 본 논문에서 개발한 시스템은 기존의 3차원 텍스처 매핑 기반 볼륨 렌더링 기법을 변형한 새로운 형태의 실시간 알고리즘을 사용한다. 본 장에서는 우선 본 논문에서 개발한 시스템의 기반이 되는 텍스처 매핑 기반 볼륨 렌더링 방법에 대하여 설명한 후, CAVE 시스템 상에서의 입체 가시화를 위한 입체영상 생성 기법에 대해서 간략히 설명한다.
본 논문에서 제안하는 가시화 방법은 최종 결과 이미지를 미리 만들어 놓는 것이 아니라, 각 시점에 해당하는 볼륨 데이타의 법선 데이타를 만들어 놓기 때문어), 위와 같은 렌더링 인자들이 변할 때에도 고비용의 3차원 리샘플링 계산을 통하여 다시 이미지를 재구성할 필요가 없이에 해당하는 간단한 쉐이딩 계산을 통하여 그러한 변화를 반영할 수 있다.
본 논문에서는 SGI의 그래픽스 가속기를 효과적으로 이용하기 위하여 기존의 하드웨어 기반 볼륨 렌더링 방법보다 우수한 형태의 퐁의 조명 모델에 기반을 둔 다단계 렌더링 알고리즘을 사용한다. 이 방법은 본 연구실에서 '프로二I램이 가능한 쉐이더'(programmable shader) 기능이 제공되지 않는 가속기용으로 개발한 기법으로서, 크게 두 단계로 이루어져 있다.
본 시스템에서는 Toe-in 방법과 Off-axis 방법 모두룰 구현하였다. 기본적으로 시점이 그림 4에서와.
할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 사항들을 고려하여 방대한 볼륨 데이타의 입체 영상 가시화 시스템을 개발하였는데, 핵심 렌더링 기법은 C/C++와 OpenGL을 사용하여, 그리고 병렬 그래픽스 시스템의 구동 및 인터페이스 부분은 SGI OpenGL Performei를 사용하여 구현하였다. 또한 CAVE 시스템 상에서 사용자의 입력을 3차원 인터페이스 도구인 완드를 통하여 자유롭게 받을 수 있도록 TrackdAPI라는 라이브러리를 사용하였다.
사용하여 얻은 이미지를 비교하고 있다. 여기서 광선 추적법 이미지를 생성할 때 가능한 한 텍스처 기반 방법과 동일한 상황의 렌더링 인자를 사용하도록 하였다. 두 방법의 리샘플링 방식이나 렌더링 인자의 차이로 인하여 결과 형태에 약간의 차이가 있음을 볼 수가 있으나, 전체적인 화질 면에서 본 논문에서 사용한 텍스처 기반 방법이 광선 추적법에 근접하는 우수한 화질의 이미지를 생성함을 알 수가 있다.
이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 앞에서 설명한 알고리즘에서 3차원 텍스처 매핑 계산에 해당하는과 나머지 부분을 분리를 하였다.
자유롭게 조작할 수 있다. 전체적인 인터페이스 구현은 OpenGL Performer를 통하여 이루어졌으나, CAVE 환경 하에서는 풀 스크린 모드로 영상을 디스플레이 해주는데, 이때 3차원 인터페이스 도구인 완드를 통하여 사용자의 입력을 받아들이고 또한 페뉴를 구현하기 위하여 TrackdAPI라는 라이브러리를 추가로 사용하였다.
또한 [3]에서는 CAVE에서 장애자롤 위한 인터페이스를 개발하였다. 특히 휠체어를 이용하는 사람들의 가상 환경올 위한 특별한 인터페이스룰 개발하였다.
특히의 계산은 좋은 화질의 영상을 생성하기 위하여 전처리 단계에서 기존의 볼륨 데이타를 위한 광선 추적법[15, 16]을 변형하여 법선 데이타를 합성하였다.
대상 데이터
본 시스템의 전체 구조는 그림 5에 도시한 바와 같이 크게 소프트웨어 부분인 렌더링 시스템과 하드웨어 부분인 CAVE 시스템으로 나뉠 수 있는데, 후자인 CAVE 시스템은 컴퓨팅 시스템인 Onyx 3400과 디스플레이 시스템인 리액터 (ReaCTor)로 구성되어있다. 그리고 렌더링 시스템은 크게 렌더링 엔진 부분과 사용자인터페이스로 나누어진다.
CAVE와 유사한 VR 시스템으로는 한국과학기술연구원(KIST, Korea Institute of Science and Technology)의 '리얼리티 스튜디오(Reality Studio) 가있다. 이 스튜디오는 18평 규모를 가지는 스튜디오로 서구의 일부분올 절단한 모양의 가로 9.55m, 세로 3.145m 크기의 상하좌우가 모두 곡면인 스크린을 구비하고 있다. 그리고 경주 불국사 석굴암 내부를 가상 체험할 수 있도록 재현한 컨텐츠가 시연되고 있다.
이론/모형
二래서 실제 렌더링 시 Toe-in 방법에 비해 두 배의 텍스처 메모리가 요구된다. 그러나 결과 비교 시 Off-axis 방법이 Toe-in 방법보다 크게 뛰어난 편이 아니어서 본 시스템에서는 메모리를 효율적으로 사용하기 위해서 Toe-in 방법을 주로 사용하였다. 이 경우 각 시점마다 좌우 영상을 만들 필요 없이 적당한 각도 차의 두 영상을 좌우 영상으로 사용하게 되면, 메모리가 절반만 필요하게 되어 보다 효율적이다.
본 연구에서는 이러한 사항들을 고려하여 방대한 볼륨 데이타의 입체 영상 가시화 시스템을 개발하였는데, 핵심 렌더링 기법은 C/C++와 OpenGL을 사용하여, 그리고 병렬 그래픽스 시스템의 구동 및 인터페이스 부분은 SGI OpenGL Performei를 사용하여 구현하였다. 또한 CAVE 시스템 상에서 사용자의 입력을 3차원 인터페이스 도구인 완드를 통하여 자유롭게 받을 수 있도록 TrackdAPI라는 라이브러리를 사용하였다.
특히<단계 1>의 계산은 좋은 화질의 영상을 생성하기 위하여 전처리 단계에서 기존의 볼륨 데이타를 위한 광선 추적법[15, 16]을 변형하여 법선 데이타를 합성하였다. 원래의 광선 추적법 알고리즘에서 광선의 각 리샘플링 지점에서 주변 복셀의 밀도 값을 사용하여 현 위치의 그래디언트 방향을 구한 후 이를 법선 벡터 값으로 사용하여 쉐이딩 알고리즘을 적용시켜 색상 값을 구한다. 그러나 본 논문에서는 법선 벡터 정보를 필요로 하기 때문에 쒜이딩 알고리즘을 적용시키기 전 단계의 그래디언트 값만을 합성하여 법선 벡터 영상을 생성한다.
영상 가시화 시스템올 개발하려 하였다. 특히 본 시스템에서는 테스트 데이타로 VKHCVisible Korean Human)을 사용한다. VKH은 한국과학기술정보연구원의 주관 하에 생성되고 있는 한국인 최초의 고해상도의 인체 영상 데이타이다[8〕.
성능/효과
이 측정 결과에서 보면 알 수가 있듯야 본 논문에서 사용한 렌더링 기법은 기존 3 차원 텍스처 매핑 기법을 사용했을 때 보다 약 24배 이상의 속도를 보여주고 있다 그 결과 초당 약 45프레임의 결과 영상올 만들어 실시간 렌더링이 가능하였고 또한, 입체 영상을 생성할 때에도 (SKIN(2D texture stereo)) 초당 약 23 프레임 정도의 속도로 렌더링을 할 수 있어, 본 논문에서 사용한 렌더링 방법은 실시간 대화식 입체 영상 생성에 사용하기에 충분한 성능올 보임 올 알 수가 있다. 다시 한번 강조하면 최종 렌더링 결과롤 영상 데이타로 사용하는 기존의 영상 기반 렌더링방법라는 달리, 본 방법은 렌더링 과정의 앞부분(시간이가장 빦이 걺리는)만 계산한 일종의 중간 단계 이미지인 법선 영상을 영상 데이타로 사용하기 때문에 광원의 위치, 색깔, 풀질의 색깔 등의 렌더링 인자들을 사용자가 대화식으로 동적으로 조절할 수가 있다.
여기서 광선 추적법 이미지를 생성할 때 가능한 한 텍스처 기반 방법과 동일한 상황의 렌더링 인자를 사용하도록 하였다. 두 방법의 리샘플링 방식이나 렌더링 인자의 차이로 인하여 결과 형태에 약간의 차이가 있음을 볼 수가 있으나, 전체적인 화질 면에서 본 논문에서 사용한 텍스처 기반 방법이 광선 추적법에 근접하는 우수한 화질의 이미지를 생성함을 알 수가 있다.
첫째, 뷰 조작 기능은 사용자가 시점과 광원의 위치를 마우스 또는 완드를 통하여 자유롭게 조작할 수 있게 해준다. 둘째, 물체 조작 기능은 VKH 데이타룰 여러 가지 형태로 볼 수 있게 해주고, 색깔 조작기능은 물체의 물질과 광원의 색을 자유롭게 바꾸는 기능을 제공하며, 마지막의 기타 조작 기능은 그 외의 가시화 관련 기능을 제공한다.
시스템이다 [21]. 본 논문에서 기반으로 하는 Onyx 3400 가시화 시스템은 최대 32개의 CPU, 64GB 주 메모리를 가질 수 있으며, 또한 최대 8개의 그래픽하드웨어 파이프라인을 지원하여 동시에 8명이 그래픽작업을 수행할 수 있다. 실제로 입체 영상 시스템이 사용하는 SeeMore 시스템의 경우 400MHz 의 MIPS R12000 CPU 20개오} 6GB의 주 메모리, 72GB의 내장디스크, 그리고 다섯 개의 InfiniteReality3 그래픽스 파이프라인으로 구성되어 있다.
본 논문에서는 CAVE 시스템 상에서 방대한 의료 데이타를대화식으로 가시화해주는 실시간 입체 영상 가시화 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 기존의 3차원 텍스처매핑 기법과 영상 기반 2차원 텍스처 매핑 방법을 혼합한 렌더링 방법에 기반하여 입체 영상을 실시간으로 생성할 수가 있다. 또한 렌더링의 기반이 되는 영상 데이타로 법선 정보에 해당하는 영상을 사용하기 때문에 기존의 일반적인 영상 기반 렌더링과는 달리 광원과 물질 등에 대한 동적 조작이 가능하다는 특징이 있다.
이 시간들은 한 개의 그래픽스 파이프를 사용하여 VKH을 1도씩 돌려가면서 측정한 평균 렌더링 시간인데, 기존의 3차원 텍스처 기반 볼륨 렌더링 알고리즘들이 보통<단계 1>과 <단계 2>에 해당하는 정도의 계산을 수행해야하기 때문에’ 전자(SKIN(3D textu冀))는 영상 기반 기법올 사용하지 않는 경우의 보편적인 3차원 텍스처 기반 볼륨 렌더링의 속도라 할 수 있다. 이 측정 결과에서 보면 알 수가 있듯야 본 논문에서 사용한 렌더링 기법은 기존 3 차원 텍스처 매핑 기법을 사용했을 때 보다 약 24배 이상의 속도를 보여주고 있다 그 결과 초당 약 45프레임의 결과 영상올 만들어 실시간 렌더링이 가능하였고 또한, 입체 영상을 생성할 때에도 (SKIN(2D texture stereo)) 초당 약 23 프레임 정도의 속도로 렌더링을 할 수 있어, 본 논문에서 사용한 렌더링 방법은 실시간 대화식 입체 영상 생성에 사용하기에 충분한 성능올 보임 올 알 수가 있다. 다시 한번 강조하면 최종 렌더링 결과롤 영상 데이타로 사용하는 기존의 영상 기반 렌더링방법라는 달리, 본 방법은 렌더링 과정의 앞부분(시간이가장 빦이 걺리는)만 계산한 일종의 중간 단계 이미지인 법선 영상을 영상 데이타로 사용하기 때문에 광원의 위치, 색깔, 풀질의 색깔 등의 렌더링 인자들을 사용자가 대화식으로 동적으로 조절할 수가 있다.
이러한 방식으로 구현한 렌더링 엔진은 영상 기반 2 차원 텍스처 매핑 기법을 사용함으로써 실행 중에 3차원 텍스처 매핑 부분까지 모두 계산을 하는 기존의 볼륨 렌더링 방법에 비해 월등한 시간 성능을 가진다. 표 1은 이러한 랜더링 속도를 비교하기 위하여 앞에서 설명한 다단계 알고리즘의《단계 1>과<단계 2>의 과정 올 모두 수행하여 VKH의 상체 부분(데이타 해상도 512x512x512) 의 피부를 렌더링한 시간 (SKIN(3D textur玲))과 법선 정보롤 텍스처 메모리에 올런 후<단계 2>의 계산만 수행하여 결과 영상을 생성한 시간 (SKINC2D 肥xfure))올 보여주고 있다.
이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 앞에서 설명한 알고리즘에서 3차원 텍스처 매핑 계산에 해당하는<단계 1>과 나머지 부분을 분리를 하였다. 즉 렌더링에 대부분의 시간을 차지하는 3차원 리샘플링 계산을 하드웨어가 아니라 광선 추적법을 통하여 고화질의 법선 영상을 미리 만들어 놓고, 실제 가시화 작업 시에는 3차원 텍스처 매핑 기법을 이용하지 않고 빠른 2차원 텍스처 매핑 기능만을 사용하기 때문에 빠른 속도로 최종 결과 이미지를 생성할 수 있도록 하였다.
2 참조). 첫째, 뷰 조작 기능은 사용자가 시점과 광원의 위치를 마우스 또는 완드를 통하여 자유롭게 조작할 수 있게 해준다. 둘째, 물체 조작 기능은 VKH 데이타룰 여러 가지 형태로 볼 수 있게 해주고, 색깔 조작기능은 물체의 물질과 광원의 색을 자유롭게 바꾸는 기능을 제공하며, 마지막의 기타 조작 기능은 그 외의 가시화 관련 기능을 제공한다.
후속연구
한편 그림 11은 서로 다른 물질 인자를 사용하여 생성한 두 영상을 각각 두 면에 도시하면서 가시화 작업을 하는 모습올 보여주고 있다 현재 이 시스템은 CAV压의 각 면에 대하여 그래픽스 파이프를 하나씩 연결 올 하였기 때문에 특정 면에 대한 이미지를 만들기 위하여 시스템에 장착되어 있는 다섯 개의 파이프를 병렬적으로 사용올 할 수가 없다. 향후 본 시스템에 그러한 병렬 처리를 가능하게 해주는 하드웨어가 장착이 될 경우 보다 효율적으로 다섯 개의 파이프를 이용한 가시화 기법을 개발하게 될 것이다.
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