모바일 플랫폼상에서의 효과적인 병렬 광선추적법 구현을 위한 적응적 언더샘플링 기법
Adaptive Undersampling Technique for Effective Implementation of Parallel Ratracer on Mobile Platform
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 임인성
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055278
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
최근 모바일 응용 프로세서의 성능 향상으로 인하여 상당한 양의 부동 소수점 연산을 요구하는 OpenGL ES API 기반의 3D 렌더링 기술이 모바일 환경에서 보편적으로 적용되고 있다. 한편 그림자, 반사, 굴절을 제대로 표현할 수 없는 OpenGL 시스템의 기본 렌더링 방식인 래스터화 기법의 한계를 극복하고자 고급 렌더링 기술인 광선 추적 기술을 모바일 플랫폼에 적용하여 렌더링 화질을 향상시키려는 노력이 진행되고 있다. 하지만 모바일 환경에서는 GPU의 성능이나 메모리 용량이 제한적이기 때문에 연산량이 많은 광선 추적 기술을 이용해 실시간으로 고해상도의 3D 렌더링 이미지를 생성하는 것은 쉽지 않다. 현재 CPU 멀티코어나 GPGPU를 활용하여 연산량을 분배하거나, 하이브리드 렌더링과 같이 광선추적법의 일부 연산을 OpenGL ES로 대체하여 사용하는 등의 노력이 이루어지고 있으나 고 해상도의 3D 이미지를 생성함에 있어서 실시간으로 연산이 이루어지지 않거나 화질의 저하가 생기는 등의 문제점을 내포하고 있다. 본 논문에서는 먼저 현재 모바일 플랫폼에서 GPGPU를 사용하기 위한 방법들 중 하나인 OpenCL 프로그래밍 시스템을 활용하여 병렬적으로 광선추적법을 최적화 하기 위한 방법들을 제시한다. 또한 광선의 수를 1/4개로 줄인 저해상도의 이미지를 먼저 생성한 뒤, 선형 보간과 추가 광선 생성을 통해 원본 퀄리티에 근접한 이미지를 조금 더 빠르게 생성할 수 있는 방식인 적응적 언더샘플링 기법을 모바일 플랫폼에 효과적으로 적용시키는 방법에 대하여 기술한다. 본 논문에서 제시하는 성능 향상 방법은 향후 모바일 플랫폼에서 고 해상도의 3D 렌더링 이미지를 실시간으로 생성하는데 있어서 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
more초록/요약
Recently, thanks to the better performance of mobile application processors, 3D rendering technology based on OpenGL ES API, which requires a considerable amount of floating point operation, is widely applied in mobile environment. Meanwhile, ray tracing method, an advanced rendering technology, is applied to mobile platforms in an effort to improve rendering quality and overcome the limitations of rasterization method, which is the basic rendering method of the OpenGL system that has difficulty showing shadow, reflection, and refraction. However, it is difficult to generate high-resolution 3D rendering images with ray tracing technology, because of limited GPU performance and memory capacity of mobile platforms. Possible solutions are dividing computation quantity using CPU multi-cores or GPGPU, and Hybrid rendering, which substitutes some part of ray tracing calculation to be processed by OpenGL ES. However, they still have some problems like deteriorated image quality and difficulty of generating high-resolution 3D images in real-time calculations. This paper propose some methods to optimize ray tracing method parallely, using OpenCL programming system which is one method to use GPGPU in mobile platforms. Also this paper describes some methods to apply Adaptive Undersampling Technique to mobile platforms. This technique first generate low-resolution image shooting only 1/4 amount of ray, then generate high-quality image about the original image quality much faster using linear interpolation and additory ray casting. The methods for enhancing performance suggested by this research are expected to be successfully utilized in generating high-resolution 3D rendering images in real-time on mobile platforms of future.
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