KR100441082B1 - 가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐기반의 볼륨 그래픽 구조 및 방법 - Google Patents

가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐기반의 볼륨 그래픽 구조 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병렬 구조의 고성능 볼륨 렌더링 시스템에서 사용되던 볼륨 정보 분할 기법을 범용 그래픽 하드웨어에 적용하여 저 비용의 새로운 볼륨 그래픽 구조를 제공하기 위한 것으로서, 원 볼륨 데이터의 시점 평면 및 볼륨 정보의 크기와 위치 정보를 통해 분할 볼륨 영역의 크기 및 처리될 순서를 결정하고 3차원 텍스쳐 맵을 생성하는 볼륨 분할기와, 상기 볼륨 분할기로부터 분할된 영역에 대한 위치정보 및 분할 영역당 단면의 개수 정보를 받아 해당 영역에 대한 단면을 생성하는 단면 생성기와, 상기 단면 생성기에서 생성된 단면을 기하 연산하는 기하 연산부와, 상기 기하 연산된 각 단면들을 해당 영역의 볼륨 정보를 통해 미리 생성된 3차원 텍스쳐로 매핑하는 3D 텍스쳐 맵핑부와, 상기 3D 텍스쳐 맵핑이 끝난 단면을 하나씩 알파 블랜딩을 하는 알파 블랜딩부와, 이전에 블랜딩된 단면 정보를 저장하고 있는 프레임 메모리에서 해당 단면 정보를 분할된 하나의 단면 단위로 읽어와 저장하고 상기 알파 블랜딩부와 프레임 메모리 사이에서 캐시로 사용되는 픽셀 캐시를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조 및 방법{3D texture-based volume graphic architecture using visibility ordered division rendering algorithm and method of the same}
본 발명은 3차원 그래픽 시스템에 관한 것으로, 특히 가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 새로운 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조 및 방법에 관한 것이다.
현재 3차원 그래픽스 분야에서는 이전에 목표로 했던 높은 정보 처리량 뿐 아니라 더욱 세밀하고 실감있는 영상을 만들기 위한 노력이 계속 되고 있다. 그러나 아무리 다각형 정보의 개수를 증가시켜 실감영상을 구현한다 해도 물체의 표면 정보만을 갖고 있는 다각형 정보를 통해서는 물체 내부를 표현할 수 없다는 근본적인 문제가 있었다.
때문에 기존의 다각형 정보가 갖고 있는 한계를 극복하고 실감 영상을 구현하기 위해 영상 기반 렌더링이나 볼륨 렌더링 등 새로운 그래픽 정보를 사용한 렌더링 기법에 대한 많은 연구가 진행되기 시작했다.
이 중 볼륨 렌더링 기법은 요즘 들어 활발히 연구되고 있는 렌더링 기법중의 하나로 복셀(voxel)을 기본 단위로 하는 3차원 스칼라 밀도값(scalar intensity)의 집합이 볼륨 정보를 사용하여 영상을 만들어내는 렌더링 기법이다.
현재에는 범용 그래픽 하드웨어에 내장된 텍스쳐 매핑 유닛을 통해 볼륨 정보의 처리가 가능해져서 기존의 의학용 영상 처리분야 뿐 아니라 3차원 게임 등의 일반 분야에까지 그 적용 영역이 확대되고 있는 추세이다.
하지만 범용 그래픽 하드웨어를 사용하여 효과적으로 볼륨 렌더링을 구현하는 데에는 아직도 많은 문제점이 있다.
볼륨 정보가 3차원 다각형 정보에 비해 그 크기가 매우 크고 그 렌더링 기법 자체가 다각형 기반 렌더링과 많은 차이점이 있기 때문이다.
이런 볼륨 정보는 MRI 스캐너나 CT촬영기를 통해서 쉽게 얻을 수 있기 때문에 초기의 볼륨 렌더링은 의학용 자료의 화상을 생성하기 위해 많이 사용되었다.
하지만 최근에는 3차원 광원, 구름, 액체 등의 공간적 효과에 사용하기 위한 볼륨 정보가 실험 및 임의 생성 등의 다양한 방법으로 만들어져 있어 볼륨 렌더링이 일반 분야로 확장되는데 많은 도움이 되고 있다.
볼륨 정보의 크기는 일반적으로복셀이며 8비트, 또는 16비트의 복셀을 기본 단위로 이루어져 있다.
현재에는복셀 이상의 대용량 볼륨 정보를 처리하기 위한 연구도 많이 진행되고 있다.
이와 같은 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조는 추가적인 하드웨어가 필요 없기 때문에 개발비용이 적다는 장점을 가지고 있다.
그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 3차원 다각형 정보가 물체의 겉 표면의 좌표만을 갖고 있는데 반해 볼륨 정보는 물체가 존재하는 공간상의 모든 색깔 정보를 담고 있어 상대적으로 정보의 양이 매우 크다. 따라서 다각형 정보를 처리하기 위한 기존의 그래픽 하드웨어의 경우 성능 및 메모리의 크기가 볼륨 정보를 처리하기에 턱없이 부족하다.
둘째, 기존의 그래픽 하드웨어에 효율적인 영상 처리를 위해 내장된 알파 블랜딩 유닛(alpha blending unit), 픽셀 캐시(Pixel Cache) 등의 장치가 다각형 정보를 처리하는데 최적화 되어 있어 볼륨 기반 렌더링시 효율이 급격히 떨어지는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 병렬 구조의 고성능 볼륨 렌더링 시스템에서 사용되던 볼륨 정보 분할 기법을 범용 그래픽 하드웨어에 적용하여 저 비용의 새로운 볼륨 그래픽 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조를 나타낸 도면
도 2 는 본 발명에 따른 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조에서 볼륨 분할기에서 결정한 가시 순서대로 분할 볼륨 영역들이 처리된 경우를 나타낸 도면
도 3 은 본 발명에 따른 볼륨 렌더링에서 분할 볼륨 영역이 가시 순서를 만족하는데 기준이 되는 실시예를 나타낸 도면
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 원 볼륨 데이터 20 : 볼륨 분할기
30 : 3차원 텍스쳐 맵 40 : 단면 생성기
50 : 기하 연산부 60 : 3D 텍스쳐 맵핑
70 : 알파 블랜딩 80 : 픽셀 캐시
90 : 텍스쳐 메모리 100 : 프레임 메모리
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조의 특징은 원 볼륨 데이터의 시점 평면 및 볼륨 정보의 크기와 위치 정보를 통해 분할 볼륨 영역의 크기 및 처리될 순서를 결정하고 3차원 텍스쳐 맵을 생성하는 볼륨 분할기와, 상기 볼륨 분할기로부터 분할된 영역에 대한 위치정보 및 분할 영역당 단면의 개수 정보를 받아 해당 영역에 대한 단면을 생성하는 단면 생성기와, 상기 단면 생성기에서 생성된 단면을 기하 연산하는 기하 연산부와, 상기 기하 연산된 각 단면들을 해당 영역의 볼륨 정보를 통해 미리 생성된 3차원 텍스쳐로 매핑하는 3D 텍스쳐 맵핑부와, 상기 3D 텍스쳐 맵핑이 끝난 단면을 하나씩 알파 블랜딩을 하는 알파 블랜딩부와, 이전에 블랜딩된 단면 정보를 저장하고 있는 프레임 메모리에서 해당 단면 정보를분할된 하나의 단면 단위로 읽어와 저장하고 상기 알파 블랜딩부와 프레임 메모리 사이에서 캐시로 사용되는 픽셀 캐시를 포함하여 구성되는데 있다.
이때, 상기 볼륨 분할기는 분할될 볼륨 영역의 크기 결정, 분할된 볼륨 영역의 렌더링 순서 결정, 그리고 단면 생성을 위한 정보 전달의 작업을 수행하는데 다른 특징이 있다.
그리고 상기 단면은 볼륨 경계의 전면에 평행하며 동일한 간격 및 크기로 생성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 방법의 특징은 원 볼륨 데이터의 시점 평면 및 볼륨 정보의 크기와 위치 정보를 통해 분할 볼륨 영역의 크기 및 처리될 순서를 결정하는 단계와, 결정된 크기 및 순서에 따라 차례로 분할 영역에 대한 3차원 텍스쳐 맵을 생성함과 동시에 해당 영역에 대한 위치 정보를 검출하는 단계와, 상기 검출된 해당 분할 영역의 위치 정보를 통해 분할 영역에 대한 단면을 생성하는 단계와, 상기 생성된 단면을 기하 연산하는 단계와, 상기 기하 연산된 각 단면들은 해당 영역의 볼륨 정보를 통해 미리 생성된 3차원 텍스쳐로 매핑하는 단계와, 상기 매핑이 끝난 단면은 하나씩 알파 블랜딩을 통해 블랜딩하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
그리고 상기 블랜딩은 현재 픽셀 캐시가 비어 있는지 검사하는 단계와, 상기 검사 결과 픽셀 캐시가 비어 있으면, 프레임 메모리로부터 블랜딩 할 위치의 픽셀 정보를 분할 영역의 단면 단위로 읽어와 픽셀 캐쉬에 저장하는 단계와, 상기 픽셀캐시와 알파 블랜딩 사이에서 하나의 단면에 대해 블랜딩 작업을 수행하는 단계와, 상기 하나의 단면에 대한 블랜딩 작업이 종료되면, 현재 픽셀 캐시에 저장된 하나의 단면 정보를 프레임 메모리에 갱신하고, 다음 분할영역의 단면을 상기 프레임 메모리에서 픽셀 캐시로 저장하고 상기 블랜딩 작업을 반복하는 단계와, 모든 분할 영역이 한번씩 처리되어 한 프레임의 결과 영상이 생성되며 이후 전체 분할 영역이 다시 처음부터 렌더링 되어 다음 프레임을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 데 다른 특징이 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조를 나타낸 도면이다.
도 1과 같이, 기하 연산부(50), 3D 텍스쳐 맵핑(60), 알파 블랜딩(70), 텍스쳐 메모리(90), 프레임 메모리(100), 그리고 픽셀 캐시(80)를 갖는 일반적인 기하 기반 그래픽 하드웨어의 구조에, 볼륨 정보를 분할하여 보이는 순서대로 그래픽 메모리에 넘겨주는 볼륨 분할기(Volume Divider)(20)와, 상기 볼륨 분할기(20)로부터 분할된 영역에 대한 위치 정보를 받아 해당 영역에 대한 단면을 생성하는 단면 생성기(Slice Generator)(40)가 추가된 새로운 볼륨 렌더링 구조로 이루어져 있다.
상기 알파 블랜딩(70)은 투명한 물체를 표현하기 위한 기법으로 블랜딩 순서에 또는 목적에 따라 다양한 블랜딩 연산이 존재하지만 일반적으로 다음과 같은 연산을 통해 수행된다.
CO : 결과값, CS : 블랜딩 하려는 투명한 물체의 색깔값,
CD : 투명한 물체가 덮어씌울 이미 그려진 물체의 색깔값,
: 블랜딩 하려는 물체의 투명도
그리고 물체가 렌더링 된 순서에 따라서 화면에 나타나는 영상이 달라지기 때문에 알파 블랜딩 유닛에 들어올 처리될 물체들의 순서를 실제 블랜딩 될 순서대로 유지하는 것이 매우 중요하다. 알파 블랜딩의 순서는 물체가 먼저 보이는 쪽부터 처리되거나, 가장 뒤쪽으로부터 처리되는 등의 두 가지 경우가 있다.
물론 물체들이 블랜딩 유닛으로 들어오는 순서가 블랜딩 될 순서를 항상 유지하고 있다면 가장 이상적인 경우가 된다.
상기 텍스쳐 매핑(60)은 폴리곤으로 이루어진 물체의 표면에 텍스쳐라 불리는 2차원의 이미지를 입혀서 좀 더 사실적인 영상을 빠른 속도로 생성하기 위한 기법을 말한다.
상기 픽셀 캐시(80)는 렌더링 단계의 마지막 단에 위치하며 프레임 메모리(100)와 레스터라이저 유닛 사이에서 캐시의 기능을 수행한다.
상기 볼륨 분할기(Volume Divider)(20)는 볼륨 정보의 분할 및 처리 순서에 대한 전체적인 관리를 하기 위한 추가 장치이며 크게 분할될 볼륨 영역의 크기 결정, 분할된 볼륨 영역의 렌더링 순서 결정, 그리고 단면 생성을 위한 정보 전달의 세 가지 작업을 수행하게 된다.
첫 번째로, 분할될 볼륨 영역의 크기 결정 작업의 수행을 보면 다음과 같다.
분할될 볼륨 영역의 크기는 해당 영역이 시점 평면에 투영되었을 때 차지하는 해상도, 다시 말해 해당 영역의 텍스쳐가 매핑될 단면의 크기가 픽셀 캐시(80)의 크기보다 작도록 결정된다. 이러한 방식을 사용하는 것은 하나의 분할 영역 내의 단면들에 대해 픽셀 캐시(80) 적중률을 100%로 유지하기 위해서이다.
만약, 분할된 볼륨 영역으로부터 생성되는 단면의 크기가 픽셀 캐시(80)의 크기보다 크다면 상기 픽셀 캐시의 적중 실패가 발생하여 프레임 메모리(100)로의 접근이 잦아지고 전체적인 성능이 저하된다.
일반적인 픽셀 캐시(80)의 크기가 4K 바이트인 것을 감안할 때 32bit의 크기를 가지는 픽셀의 경우 가능한 최대 단면의 해상도는 32x32 가 된다.
따라서, 볼륨 분할기(20)는 어플리케이션으로부터 얻어낸 시점 정보 및 전체 볼륨의 크기 정보를 통해 분할된 볼륨 영역이 32x32 픽셀 해상도를 벗어나지 않도록 볼륨 영역의 크기를 결정한다.
두 번째로, 분할된 볼륨 영역의 렌더링 순서 결정 작업의 수행을 보면 다음과 같다.
상기 볼륨 분할기(20)는 앞서 설명한 가시 순차적(Visibility-Ordered) 방식을 사용하여 각 분할 영역이 처리될 순서를 결정한다.
일단 분할 영역의 처리 순서가 결정되면 이 순서에 따라 분할 영역이 하나씩선택되어 해당 영역의 볼륨 정보가 3차원 텍스쳐 맵으로 생성된다.
이때, 볼륨 분할기(20)에서 이러한 순서를 미리 결정하는 것은 매우 중요하다. 이후의 알파 블랜딩(70) 단계에서 필요로 하는 가시 순서 유지가 이 시점에서 정해지기 때문이다.
만약 잘못된 순서대로 분할 볼륨이 처리된다면 결과 영상은 실제의 볼륨 정보와 매우 다른 모양이 될 수 있다. 이러한 가시 순서 유지를 좀더 쉽게 이해하기 위해 보조 이미지 효과와 연관지어 생각해 보자.
본 발명에 따른 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조에서는 한 분할 볼륨에서 하나의 보조 영상이 생성되는데, 만일 여러 개의 분할 볼륨이 순차적으로 처리된다면 이러한 보조 영상이 프레임 메모리(100)에 저장되는 순서는 매우 중요할 것이다. 왜냐하면 보조 영상 사이에 중첩되는 부분이 있기 때문이다.
도 2 는 본 발명에 따른 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조에서 볼륨 분할기에서 결정한 가시 순서대로 분할 볼륨 영역들이 처리된 경우를 나타낸 도면이다.
도 2를 보면, 보조 이미지가 중복된 영역별로 시점 화면을 8개로 나누어 확인해 보았다. 만약 어느 하나의 분할 볼륨이라도 처리 순서가 틀린다면 8개의 영역 중 하나 이상의 영역에서 블랜딩 순서가 유지되지 못하게 된다.
분할 볼륨 영역이 가시 순서(Front to Back)를 만족할 때 모든 시점 평면상의 영역에서 블랜딩 순서가 유지되게 된다.
이와 같이 분할 볼륨 영역이 가시 순서를 만족하는데 전체적인 기준이 되는케이스(case)는 도 3에서 나타내고 있는 것과 같이 크게 세 가지로 나눌 수 있다.
도 3(a)과 같이 평행 시점(parallel view)에서 볼륨 정보의 한 면이 시점과 평행한 경우와, 도 3(b)과 같이 볼륨 정보의 한 선(edge) 또는 점(point)이 시점을 향하고 있는 경우와, 도 3(c)과 같이 전경 시점(perspective view)의 경우가 그것이다.
세부적으로는 시점의 종류가 평행 시점인 경우 중심이 되는 꼭지점을 중심으로 아래 또는 옆으로 순서가 결정되지만, 전경시점인 경우 시점의 위치를 중심으로 가까운 차례로 순서를 결정하면 된다.
세 번째로, 단면 생성을 위한 정보 전달 작업의 수행을 보면 다음과 같다.
임의의 분할 영역의 볼륨 정보를 통해 텍스쳐 맵이 생성되면 볼륨 분할기(20)는 해당 영역이 투영될 시점 평면상의 위치 및 크기를 미리 계산하여 분할 영역의 경계 정보(Boundary Box)를 생성한 뒤 다음 단의 단면 생성기(40)에 전달한다.
이 외에도 전체 단면의 개수 및 분할된 볼륨 영역의 개수를 통해 분할 영역 당 생성되어야 할 단면의 개수를 결정하여 같이 단면 생성기(40)로 보낸다.
상기 단면 생성기(Slice Generator)(40)는 볼륨 분할기(20)로부터 받은 볼륨 경계 정보 및 분할 영역당 단면의 개수 정보를 통해 텍스쳐를 매핑할 해당 영역에 대한 단면을 생성한다.
이때, 상기 단면은 볼륨 경계의 전면에 평행하며 동일한 간격 및 크기로 생성된다.
또한 생성된 단면의 크기는 볼륨 분할기(20)에 의해 32x32 픽셀 이하의 크기로 조절되며 이 단면들은 시점 평면, 즉 생성하고자 하는 영상면에 평행하다.
이것은 픽셀 캐시(80)의 효율을 높이고 구조의 복잡성을 피하기 위해서이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 볼륨 분할기(Volume Divider)(20)는 입력되는 원 볼륨 데이터의 시점 평면 및 볼륨 정보의 크기와 위치 정보를 통해 분할 볼륨 영역의 크기 및 처리될 순서를 결정한다.
그리고, 상기 볼륨 분할기에(20)서 결정된 크기 및 순서에 따라 차례로 분할 영역에 대한 3차원 텍스쳐 맵(30)을 생성한다.
또한, 상기 볼륨 분할기(20)는 텍스쳐 맵을 생성함과 동시에 해당 영역에 대한 위치 정보를 단면 생성기(40)로 보낸다.
그러면, 단면 생성기(Slice Generator)(40)는 상기 볼륨 분할기(20)로부터 받은 해당 분할 영역의 경계 정보를 통해 분할 영역에 대한 단면을 생성하여 기하 연산부(50)로 보낸다.
그리고, 상기 기하 연산부(50)에서 기하 연산을 마친 각 단면들은 텍스쳐 매핑부(60)에서 해당 영역의 볼륨 정보를 통해 미리 생성된 3차원 텍스쳐로 매핑된다.
이어, 상기 텍스쳐 매핑이 끝난 단면은 하나씩 알파 블랜딩부(70)를 통해 블랜딩 된다.
그리고 하나의 분할 영역에 대한 단면이 들어오기 시작하면 최초의 단면은 현재 픽셀 캐시(80)가 비어 있으므로, 캐시 적중이 실패하게 될 것이고, 따라서 프레임 메모리(100)로부터 블랜딩 할 위치의 픽셀 정보를 읽어와 픽셀 캐시(80)에 쓰게 된다.
이때, 해당 분할 영역 내에 한하여 최초의 단면을 제외한 나머지 단면들의 픽셀 캐시 적중률 100% 가 보장되기 때문에 이후의 블랜딩 작업은 프레임 메모리(100)에의 접근 없이 픽셀 캐시(80)와 알파 블랜딩부(70) 사이에서만 일어나게 된다.
그리고 분할 영역의 단면에 대한 블랜딩 작업이 종료되면 다음 분할영역의 단면이 알파 블랜딩부(70)에 들어오게 된다.
이때, 모든 분할 영역의 첫 번째 단면은 캐시 적중이 실패하기 때문에 이 때 현재 픽셀 캐시(80)에 저장된 정보를 프레임 메모리(100)에 쓰게 된다.
그리고 모든 분할 영역이 한번씩 처리되어 한 프레임의 결과 영상이 생성되며 이후 전체 분할 영역이 다시 처음부터 렌더링 되어 다음 프레임을 생성하게 된다.
이와 같이, 볼륨 분할기(20)로부터 나뉘어진 각각의 분할 영역 내부에서의 알파 블랜딩(70)은 픽셀 캐시(80)의 적중률을 항상 보장하게 되어 프레임 메모리(100)로의 접근 없이 픽셀 캐시(80)와 알파 블랜딩(70) 사이에서 수행되고 하나의 분할 영역 내의 알파 블랜딩이 종료된 시점에서 픽셀 캐시(80)의 내용이 프레임 메모리(100)에 한번 쓰여지게 된다.
결과적으로 본 발명에 따른 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조를 사용하면 마치 각 분할 영역당 하나의 이미지가 생성되고 이러한 보조 이미지들이 차례로 프레임 메모리(100)에 쓰여지는 것과 같은 보조 영상 합성 효과(Sub Image Composition Effect)를 낳게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 가시 순차적 분할 렌더링 알고리즘을 이용한 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 높은 지연 속도(Latency)를 가지는 프레임 메모리로의 접근 횟수가 분할된 볼륨 영역의 개수만큼으로 줄어들게 되어 프레임 메모리 접근으로 인한 성능 저하를 막을 수 있으며 렌더링 종단에서 요구되는 버스 대역폭이 전체 볼륨 영역에 대한 모든 단면들의 정보량이 아닌 각 분할 영역에서 생성되는 보조 영상 정보량에 의해 결정되기 때문에 요구되는 대역폭의 크기를 줄일 수 있다.
둘째, 모든 렌더링 유닛의 성능을 높이지 않고도, 캐시의 성능만을 높임으로서 전체적인 렌더링 성능속도의 큰 향상을 기대할 수 있어 적은 비용으로 높은 효과를 낼 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 원 볼륨 데이터의 시점 평면 및 볼륨 정보의 크기와 위치 정보를 통해 분할 볼륨 영역의 크기 및 처리될 순서를 결정하고 3차원 텍스쳐 맵을 생성하는 볼륨 분할기와,
    상기 볼륨 분할기로부터 분할된 영역에 대한 위치정보 및 분할 영역당 단면의 개수 정보를 받아 해당 영역에 대한 단면을 생성하는 단면 생성기와,
    상기 단면 생성기에서 생성된 단면을 기하 연산하는 기하 연산부와,
    상기 기하 연산된 각 단면들을 해당 영역의 볼륨 정보를 통해 미리 생성된 3차원 텍스쳐로 매핑하는 3D 텍스쳐 맵핑부와,
    상기 3D 텍스쳐 맵핑이 끝난 단면을 하나씩 알파 블랜딩을 하는 알파 블랜딩부와,
    이전에 블랜딩된 단면 정보를 저장하고 있는 프레임 메모리에서 해당 단면 정보를 분할된 하나의 단면 단위로 읽어와 저장하고 상기 알파 블랜딩부와 프레임 메모리 사이에서 캐시로 사용되는 픽셀 캐시를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼륨 분할기는 분할될 볼륨 영역의 크기 결정, 분할된 볼륨 영역의 렌더링 순서 결정, 그리고 단면 생성을 위한 정보 전달의 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 분할될 볼륨 영역의 크기 결정 작업은
    해당 영역의 텍스쳐가 매핑될 단면의 크기가 픽셀 캐시의 크기보다 작도록 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 분할된 볼륨 영역의 렌더링 순서 결정 작업은
    시점의 종류가 평행 시점인 경우 중심이 되는 꼭지점을 중심으로 아래 또는 옆으로 순서를 결정하고, 전경시점인 경우 시점의 위치를 중심으로 가까운 차례로 순서를 결정하는 가시 순차적(Visibility-Ordered) 방식을 사용하여 각 분할 영역이 처리될 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 단면 생성을 위한 정보 전달 작업은
    임의의 분할 영역의 볼륨 정보를 통해 3차원 텍스쳐 맵이 생성되면 해당 영역이 투영될 시점 평면상의 위치 및 크기를 미리 계산하여 분할 영역의 경계 정보(Boundary Box)를 생성한 뒤 다음 단의 단면 생성기에 전달하는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단면은 볼륨 경계의 전면에 평행하며 동일한 간격 및 크기로 생성되는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
  7. 원 볼륨 데이터의 시점 평면 및 볼륨 정보의 크기와 위치 정보를 통해 분할 볼륨 영역의 크기 및 처리될 순서를 결정하는 단계와,
    결정된 크기 및 순서에 따라 차례로 분할 영역에 대한 3차원 텍스쳐 맵을 생성함과 동시에 해당 영역에 대한 위치 정보를 검출하는 단계와,
    상기 검출된 해당 분할 영역의 위치 정보를 통해 분할 영역에 대한 단면을 생성하는 단계와,
    상기 생성된 단면을 기하 연산하는 단계와,
    상기 기하 연산된 각 단면들은 해당 영역의 볼륨 정보를 통해 미리 생성된 3차원 텍스쳐로 매핑하는 단계와,
    상기 매핑이 끝난 단면은 하나씩 알파 블랜딩을 통해 블랜딩하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 블랜딩은
    현재 픽셀 캐시가 비어 있는지 검사하는 단계와,
    상기 검사 결과 픽셀 캐시가 비어 있으면, 프레임 메모리로부터 블랜딩 할 위치의 픽셀 정보를 분할 영역의 단면 단위로 읽어와 픽셀 캐쉬에 저장하는 단계와,
    상기 픽셀 캐시와 알파 블랜딩 사이에서 하나의 단면에 대해 블랜딩 작업을 수행하는 단계와,
    상기 하나의 단면에 대한 블랜딩 작업이 종료되면, 현재 픽셀 캐시에 저장된 하나의 단면 정보를 프레임 메모리에 갱신하고, 다음 분할영역의 단면을 상기 프레임 메모리에서 픽셀 캐시로 저장하고 상기 블랜딩 작업을 반복하는 단계와,
    모든 분할 영역이 한번씩 처리되어 한 프레임의 결과 영상이 생성되며 이후 전체 분할 영역이 다시 처음부터 렌더링 되어 다음 프레임을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 그래픽 구조.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831623A (en) * 1995-08-09 1998-11-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Volume rendering apparatus and method
JPH117541A (ja) * 1997-05-30 1999-01-12 Hewlett Packard Co <Hp> ボリューム・データ構成方法
KR20000028579A (ko) * 1998-05-25 2000-05-25 요코미조 히로시 화상합성시스템
KR20020073841A (ko) * 2001-03-16 2002-09-28 한국과학기술원 3차원 볼륨-단면 결합 영상 생성 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831623A (en) * 1995-08-09 1998-11-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Volume rendering apparatus and method
JPH117541A (ja) * 1997-05-30 1999-01-12 Hewlett Packard Co <Hp> ボリューム・データ構成方法
KR20000028579A (ko) * 1998-05-25 2000-05-25 요코미조 히로시 화상합성시스템
KR20020073841A (ko) * 2001-03-16 2002-09-28 한국과학기술원 3차원 볼륨-단면 결합 영상 생성 방법

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