[논문]고 충실도의 대규모 지형 렌더링을 위한 장면처리 기법

김상희; 원광연

고 충실도의 대규모 지형 렌더링을 위한 장면처리 기법
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김상희 (국방과학연구소) , 원광연 (한국과학기술원)

위성기술의 발달로 대규모의 고해상도 지형정보 생성이 가속화되고, 사실적 지형묘사 요구는 더욱 높아지고 있으므로 대규모 지형자료를 효율적으로 처리하여 실제감을 주는 고 충실도 렌더링 기법이 필수적이다. 본 연구에서는 지형 셀의 쿼드트리 구조를 기반으로 지형특성을 고려한 고속의 시계범위 컬링기법, 시각 거슬림 현상을 최소화하기 위한 연속적인 다단계 상세도 기법 및 기하모핑 기법, 일정한 폴리곤 수에 맞도륵 렌더링하는 프레임 균일화 기법 및 텍스쳐 관리기법 등의 효율적인 장면처리 기법을 제안한다.

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문제 정의

본 연구는 메모리 용량묠 초과하는 대규모 지형자료 의 실시간 렌더링 기법 중 파이프라인 상에 최소의 폴리곤을 제공하기 위한 장면관리 기법으로, 지형툑성을 고려한 고속의 시계범위 컬링과 연속적인 다단계 상세도 처리 및 기하모핑, 렌더링 성능 균일화 및 텍스쳐 관리 기법을 제안하였다. 기존의 유사분야 연구에 비해 보다 향상된 결과를 얻었으며, 추후 연구로는 스크린 공간상 의 에러기준, 지형셀 경계의 기하모핑 개선, 동적 항법을 고려한 최적 해상도의 폴리곤 메쉬와 택스쳐 선택방법이 필요하다.
본 연구에서는 지형특성을 이용한 고속의 시계범위 컬링(view frustum filing) 기법, 시각 거슬림을 최소화하기 위한 연속적인 다단계 상세도(Continuous Levels of Detail) 기법 및 에러기준(errormetric) 기반의 기하모핑 기법, 목표 폴리곤 수에 맞도록 렌더링하는 프레임 균일화(frame regulation) 기법을 제안하여, 고 충실도의 대규모 지형렌더링이 가능하도록 하였다.

제안 방법

90eHx60Vx50km2| 시계범위에 대하여 평균 100개 이상의 지형셀이 포함되므로 텍스쳐 개체의 생성과 소멸에 따른 성능 변화량을 조절하기 위하여 여상되는 텍스쳐 템플리트를 항상 유지하고 필요한 텍스쳐를 템플리토에 덮어 씌워서 텍스쳐 처리 부하를 줄일 수 있는 방법을 제안하였다( 참조).
Rottger[기은 시점에서의 거리와 지형 굴곡도에 의한 에러기준으로 이웃한 노드간의 해상도 차이롤 1이하로 제한하여 파핑(popping)을 에러기준 기반의 기하모핑으로 크게 줄였으나 소규모 지형(in-memory)에서만 적합하므로 본 연구에서는 이를 확장하여 대규모 지형에서 가능하도록 하였고, F니nkhouser[8]의 프레임 성능 균일화 방법은 실시간에 적용하기 어려운 최적화 기반의 방법이므로 단순화 에러룔 셀 단위로 조절하여 균일한 폴 리곤 개수룰 유지하는 방법을 제안한다.
균일한 렌더링 성능과 균일한 영상품질을 유지하는 목적으로 다중 쓰레드, 텍스쳐 템플리트(template), 성능 균일화를 제안하였다. 다중 쓰레드는 그래픽 파이프라인 상의 데이터 로딩과 렌더링을 균형있게 유지하기 위하여 적용하였다.
균일한 렌더링 성능과 균일한 영상품질을 유지하는 목적으로 다중 쓰레드, 텍스쳐 템플리트(template), 성능 균일화를 제안하였다. 다중 쓰레드는 그래픽 파이프라인 상의 데이터 로딩과 렌더링을 균형있게 유지하기 위하여 적용하였다. 90eHx60Vx50km²| 시계범위에 대하여 평균 100개 이상의 지형셀이 포함되므로 텍스쳐 개체의 생성과 소멸에 따른 성능 변화량을 조절하기 위하여 여상되는 텍스쳐 템플리트를 항상 유지하고 필요한 텍스쳐를 템플리토에 덮어 씌워서 텍스쳐 처리 부하를 줄일 수 있는 방법을 제안하였다(<그림 7> 참조).
본 연구에서는 대규모 지형자료의 유지관리 및 시계범위 컬링 검사와 다단계 상세도 처리를 위한 일관적이고 효율적인 구조로 쿼드트리 구조를 이용한다[3].
본 연구에서는 소규모 지형에만 적용되는 Rottger[기의 연구를 확장하여 대규모 지형에서도 가능하도록 각 지형 셀 별로 의 에러기준 식(f)을 사용하고, m랙을 제거하기 위하여 지형셀 내부에서는 에지삭제를, 지형셀 간 경계선 처리에는 에지추가 방법을 적용하였다.
본 연구에서는 소규모 지형에만 적용되는 Rottger[기의 연구를 확장하여 대규모 지형에서도 가능하도록 각 지형 셀 별로 <식 1>의 에러기준 식(f)을 사용하고, m랙을 제거하기 위하여 지형셀 내부에서는 에지삭제를, 지형셀 간 경계선 처리에는 에지추가 방법을 적용하였다. 파핑을 최소화 하기 위해서는 위치기반의 vertex 간 기하모핑을 적용하였으며(<그림 5» 지형셀간 경계 부분에 약 간의 파핑을 제외하고는 거의 시각적으로 인식할 수 없는 고도의 영상품질을 생성한다.

대상 데이터

실험대상 영역의 지형정보는 Bessel 타원체의 UTM 좌표계, 8193x8193 규모의 20m 해상도 고도자 료, 16384x16384 규모의 10m 해상도 텍스쳐, 지형셀 크기는 5.12kmX5.12km (257x257 고도자료와 512x 512 텍스쳐)이므로 전체는 1024 지형셀(32x32)의 고도자료 및 텍스쳐로 구성되어 있고, 1.3GHz dual CPU, 1.5GB RAM, 128MB texture memory 시스템으로 실험 하였다.

후속연구

본 연구는 메모리 용량묠 초과하는 대규모 지형자료 의 실시간 렌더링 기법 중 파이프라인 상에 최소의 폴리곤을 제공하기 위한 장면관리 기법으로, 지형툑성을 고려한 고속의 시계범위 컬링과 연속적인 다단계 상세도 처리 및 기하모핑, 렌더링 성능 균일화 및 텍스쳐 관리 기법을 제안하였다. 기존의 유사분야 연구에 비해 보다 향상된 결과를 얻었으며, 추후 연구로는 스크린 공간상 의 에러기준, 지형셀 경계의 기하모핑 개선, 동적 항법을 고려한 최적 해상도의 폴리곤 메쉬와 택스쳐 선택방법이 필요하다.

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