KR20070015072A

KR20070015072A - 실시간 등각 지형 렌더링 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20070015072A
Application number: KR1020060071449A
Authority: KR
Inventors: 디. 차일드레스 제레미; 엘. 버니어 케네스; 제이. 고이네 린다
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-02-01
Also published as: JP2007052775A; EP1748392A2; KR101262380B1; US20070024616A1; US7612775B2; EP1748392B1; EP1748392A3; JP4953719B2

Abstract

본 발명에 따라 모바일 플랫폼에 의해 횡단되는 지구체의 지형의 실시간 등각 시야를 렌더링하기 위한 방법은, 지구체의 지형의 적어도 일부에 대한 디지탈 지형 고도 데이터(DTED) 타일을 외부의 분리가능한 대용량 저장장치(ERMDSD) 내에 저장하는 단계를 포함하고 있다. ERMDSD는 적어도 하나의 처리 카드, 적어도 하나의 RAM 장치 및 적어도 하나의 그래픽 카드를 포함하는 내장된 모바일 플랫폼 부품을 갖춘 온보드 컴퓨터 시스템(OCS)에 연결이능하게 되어 있다. 본 발명의 방법은, DTED 타일을 모바일 플랫폼에 의해 횡단되어야 할 영역(ATBT)을 표시하는 DTED 청크 내로 동적으로 재패키지하기 위해 처리 카드 내에 저장된 실시간 렌더링 지원 어플리케이션(RTRAA)을 실행하는 단계를 추가적으로 포함하고 있다. 본 발명의 방법은, ATBT를 표시하는 루트 다이아몬드의 기본 메쉬를 생성하고, 복수의 리프 다이아몬드를 생성하도록 루트 다이아몬드를 바둑판화하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계를 더 포함하고 있다. 더욱이, 본 발명의 방법은, 리프 다이아몬드를 렌더링함으로써 ATBT의 실시간 등각 시야를 생성하기 위해서만 그래픽 카드를 이용하는 단계를 포함하고 있다.

Description

실시간 등각 지형 렌더링 방법 및 시스템{REAL-TIME CONFORMAL TERRAIN RENDERING}

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 실시간 렌더링 지원 시스템의 블록도,

도 2는 도 1에 도시된 실시간 렌더링 지원 시스템을 이용하는 모바일 플랫폼에 의해 측량된 지형의 실시간 등각 시야를 렌더링하기 위한 처리를 설명하는 플로우차트이다.

본 발명은 미합중국 공군(United State Air Force)에 의해 수여된 계약 번호 F33615-00-C-6061 하에서 정부 지원에 따라 이루어진 것이다. 정부는 본 발명에서 소정의 권리를 갖는다.

본 발명은 모바일 플랫폼 안내 시스템에 관한 것으로, 특히 조종사 디스플레이를 위한 3차원(3D) 지형 렌더링에 관한 것이다.

헬맷에 장착된 디스플레이와 같은 상황 인식 디스플레이는 다양한 현재 및 미래의 모바일 플랫폼 및 프로그램의 요구되는 요소로 급속히 되어가고 있다. 디지털 지형 데이터의 등각 시야는 모든 소정의 상황 인식 응용에서 중요한 증가를 제공한다. 여러 3D 지형 렌더링 제품이 오늘날 유용함에도 불구하고, 비행에서 가치가 있는 응용을 위해서는 유용하지 않은 고성능 렌더링 하드웨어를 요구한다.

3D 지형 디스플레이를 제공하는 것은 렌더링 알고리즘을 포함할 뿐만 아니라 저장 매체와 렌더링 프로세서 메모리 사이의 큰 양의 데이터의 관리 및 이동을 포함한다. 임무 요구는 전형적으로 제거가능 저장매체를 도모하고, 비행에 가치가 있는 하드웨어는 전형적으로 반도체를 이용해서 저장되어지도록 요구한다. 동작적 요구는 유사하거나 다른 지형 영역의 다중 동시 시야를 도모할 뿐만 아니라 통로, 장애물, 위협, 비행 데이터 등을 표시하는 2D 및 3D 그래픽 심볼을 갖는 지형을 오버레이한다.

그러나, 이미 존재하는 저성능 설치 하드웨어 플랫폼, 예컨대 현재 대부분의 모바일 플랫폼에 설치된 예전 기술의 하드웨어는 이러한 3D 지형 디스플레이를 제공할 수 없다. 일반적으로, 빠르게 이동하는 헬맷에 설치된 디스플레이에 대해 이러한 실시간 등각 지형 그래픽을 제공하기 위해서는 수 기가바이트의 데이터의 관리 및 초당 약 30∼60회의 디스플레이의 갱신을 요구한다. 알려진 이미 존재하는 설치된 하드웨어는 빠르게 움직이는 헬멧 설치 디스플레이를 위한 실시간 3D 지형 렌더링을 제공하는데 필요한 속도로 이러한 큰 양의 데이터를 처리할 수 없다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 필요한 속도로 큰 양의 데이터를 처리하여 실시간 3D 지형 렌더링을 할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 모바일 플랫폼에 의해 횡단되어지는 지구체의 지형의 실시간 등각 시야를 렌더링하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은, ERMDSD(external removable mass data storage device)로 지구체의 지형의 적어도 일부를 위한 DTED(digital terrain elevation data) 타일을 저장하는 것을 포함한다. 이때, ERMDSD는 모바일 플랫폼의 OCS(onboard computer system)에 접속된다. OCS는 적어도 하나의 처리 카드, 적어도 하나의 RAM(random access memory) 및 적어도 하나의 그래픽 카드를 포함하는 설치된 모바일 플랫폼 구성요소를 구비하여 이루어진다. 상기 방법은 부가적으로 모바일 플랫폼에 의해 ATBT(area of the terrestrial body to be traversed)를 표현하는 DTED 청크(chunks)로 DTED 타일(tiles)을 동적으로 재패키지하도록 처리 카드에 저장된 RTRAA(real-time rendering assist application)의 실행을 포함한다. 부가적으로 RTRAA는 처리 카드의 전자적 저장장치로 DTED 청크를 로드(load)시킨다. 더욱이, 상기 방법은 ATBT를 표현하는 루트 다이어몬드(root diamonds)의 기본 메쉬(base mesh)를 생성하도록 RTRAA의 실행을 포함하고, 기본 메쉬는 RAM 장치에 저장된다. RTRAA의 실행은 DTED 청크로부터 추출된 다수의 리프(leaf) 다이어몬드를 생성하도록 루트 다이어몬드를 바둑판 형태로 만든다. 더욱이, 상기 방법은 ATBT의 실시 간 등각 시야를 발생시키도록 리프 다이어몬르를 렌더링하는 그래픽 카드에 포함된 렌더링 응용의 실행을 포함한다.

(실시예)

이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 실시간 렌더링 지원 시스템(10)이 조종사 디스플레이의 등각 지형 시야를 렌더링하도록 제공된다. 일반적으로, 등각 시야는 모바일 플랫폼이 조종실 창을 통해 조종사가 실제적으로 보는 무엇인가에 대해 황단하는 실제적 지형의 오버레이(overlay)를 제공한다. 조종사가 디스플레이에서 보는 무엇과 조종사가 조종실 창을 통해 보는 무엇과는 1 대 1로 대응한다. 특히, 실시간 렌더링 지원 시스템(10)은 지형이 실제 세계 상황과 등각이 되는 방법으로 3D 지형의 투시도를 제공하고, 그에 따라 투시도는 사물이 사실적으로 보이도록 적절한 형태로 축적된 것을 의미하게 된다. 따라서, 실제적 지형의 조종사의 시야가 예컨대 구름, 안개 또는 어둠에 의해 손상되면, 등각 지형 시야는 조종사가 볼 수 없는 실제적 지형의 그래픽적 렌더링을 디스플레이하게 된다.

실시간 렌더링 지원 시스템(10)은 모바일 플랫폼(18)의 현존하는 OCS(14; onboard computer system)를 포함한다. 모바일 플랫폼(18)이 항공기로서 설명되어짐에도 불구하고, 본 발명은 항공기로 한정되는 것은 아니고, 항공기, 배, 버스, 기차, 자동차와 같은 모든 모바일 플랫폼에 적용할 수 있다. OCS(14)는 데이터 버스(32)를 매개로 적어도 하나의 그래픽 카드(30)에 통신적으로 연결된 적어도 하나의 RAM장치(22)와 적어도 하나의 처리카드(26)를 포함한다. 처리카드(26)는 적어도 하나의 프로세서(34)와, 예컨대 제2RAM장치인 적어도 하나의 ESD(36; electronic storage device)를 포함한다. OCS(14)와 OCS(14)의 모든 구성요소, 예컨대 RAM, 처리 카드 및 그래픽 카드(22,26,30)는 예컨대 예전 기술의 표준으로 설치되고, 구성요소는 전형적으로 오늘날의 대부분의 모바일 플랫폼에 설치된다는 것을 이해할 수 있다. 특히, 다양한 실시예에 있어서, OCS(14)가 존재하고, 모바일 플랫폼(18)의 컴퓨터 시스템에 내장되어 설치되며, 본 발명의 다른 구성요소는 이하 설명하는 바와 같이, 본 발명의 방법 및 시스템을 제공하도록 설치된 OCS(14)의 존재와 함께 개장하게 된다.

부가적으로, 실시간 렌더링 지원 시스템(10)은, 처리 카드(26)와 통신 링크를 확립하도록, 제거할 수 있게 OCS(14)와 접속되도록 채택된 ERMDSD(38; external removable mass data storage device)를 포함한다. ERMDSD(38)는 예컨대 PCMCIA 카드와 같은 반도체 대량 저장장치인 전자적으로 데이터를 저장하기 위한 소정의 적절한 컴퓨터 독출가능, 제거가능, 대량 저장 매체일 수 있다. 프로세서(34)는 처리카드(32)의 모든 기능을 실행하도록 채택된다. 예컨대, 프로세서(34)는 RAM(32)과 ESD(36)를 억세스하고, 처리카드 ESD(36)에 저장된 RTRAA(42; real-time rendering assist application)를 실행하도록 채택된다. 다양한 실시예에 있어서, 프로세서(34)는 PCI 버스(도시되지 않았음)를 매개로 RAM 장치(22)를 억세스하고, 한번에 하나를 이용할 수 있음과 더불어 슬라이드되지 않는 예컨대 256MB 창인 다수의 창으로 분할된다. 더욱이, 그래픽 카드(30)는 예컨대 제3RAM장치인 전자적 저장장치(46)와, 이하 설명하는 바와 같이 그래픽 카드 ESD(46)에 저장된 바둑 판화된 데이터를 렌더링하도록 채택된 프로세서(50)를 포함한다.

도 2는 도 1에 도시된 실시간 렌더링 지원 시스템(10)을 이용하여 모바일 플랫폼(18)의 조종사에게 상기 모바일 플랫폼(18)에 의해 횡단되는 지형의 실시간 등각 시야를 제공하는 방법을 나타낸 흐름도(100)이다. 일반적으로, 상기 실시간 등각 시야를 제공하기 위해, DTED가 저장 매체로부터 상기 실시간 렌더링 지원 시스템(10)으로 로드되고, 이후 적어도 하나의 비-그래픽 처리 카드가 상기 DTED 데이터를 바둑판화하고, 상기 바둑판화 된 데이터를 그래픽 카드로 통신한다. 즉, 상기 DTED 데이터는 미리 바둑판화 되고(pre-tessellated) 상기 그래픽 카드로 전송되어, 상기 그래픽 카드가 바둑판화를 수행하지 않고, 상기 미리 바둑판화 된 데이터를 단순히 렌더링한다.

DTED는 지구와 같은, 지구체의 수학적 표현의 영역을 나타내는 타일의 집합이다. 상기 타일들은 사전에 정의된 디렉토리 구조 내의 파일로서 저장되고, 일반적으로 위도 및 경도에 의해 접근된다. 각 타일은 전체 위도선 및 경도선에 의해 경계가 정해지고 그 남서쪽 코너에 의해 참조되는 하나의 1도 정사각형 영역을 커버한다. 타일은 해당 위치에서 그 값이 미터 단위의 고도인 격자점의 불연속적 숫자를 포함한다. 열(row)은 서쪽으로부터 동쪽으로 높아지는 경도에 해당하며, 행(column)은 남쪽으로부터 북쪽으로 높아지는 위도에 해당한다. 격자 간격은 아크 초(arc seconds) 단위로 정의되며, 열 내의 점의 수는, 경도선이 극에 모이는 사실 때문에, 위도에 따라 변한다. 예를 들어, 레벨 1 DTED 타일은 3 아크 초 떨어져(~100m) 배치된 고도를 포함한다. +/- 0~50도 위도 대역 내에 위치된 타일은 1201 × 1201 포스트들을 포함하나, +/- 50~70도 사이에 위치된 타일은 단지 601 × 1201 포스트들을 포함한다.

102에서 나타내어진 바와 같이, 상기 DTED는 데이터 CD, 집(zip) 드라이브, 썸(thumb) 드라이브, 원격 서버 시스템으로부터의 유선 또는 무선 다운로드 등의 저장 매체로부터 대량 외부 저장 장치 ERMDSD(38)로 전달되며, 상기 ERMDSD(38)는 OCS(14)에 연결된다. 처리 카드 ESD(42)에 저장된 RTRAA(42)는, 104에 나타내어진 바와 같이, 상기 등각 시야가 렌더링 될 헬멧 장착 디스플레이를 위한 머리 동작 또는 진행 속도, 모바일 플랫폼의 위치와 같은 관련 파라미터들 및 현재 시야 절두체(frustum)에 근거하여 렌더링 될 영역의 크기 및 위치를 결정하기 위해, 상기 처리 카드 프로세서(34)에 의해 수행된다. 일반적으로, 렌더링 될 영역은 상기 모바일 플랫폼(18)에 의해 횡단 될 지구와 같은 지구체의 영역(ATBT)이다. 상기 RTRAA(42)는, 106에 나타내어진 바와 같이, 상기 모바일 플랫폼의 위도, 경도 및 고도에 근거하여, 렌더링 될 이상적 영역을 나타내는 데이터를 상기 처리 카드 ESD(36)으로 로드하기 위해, 상기 RTRAA(42) 내에 포함된 기본 메쉬 서브루틴을 부른다.

상기 기본 메쉬 루틴은, 108에 나타내어진 바와 같이, 필요한 DTED 타일을 요청하기 위해 상기 RTRAA(42) 내에 포함된 청크(chunk) 서브루틴을 부른다. 그러나, 상기 DTED 타일은 상기 그래픽 카드에 의해 쉽게 해석될 수 있거나 다뤄질 수 있는 것이 아닌 크기를 갖는 데이터 패킷이다. 따라서, 상기 청크 서브루틴은 상기 이상적 DTED 타일을 찾고, 상기 DTED 타일을 상기 그래픽 카드에 의해 쉽게 해 석될 수 있거나 다뤄질 수 있는, 렌더링 될 이상적 영역을 나타내는 DTED 청크로 역동적으로 재-패키지하거나 재-포맷한다. 상기 이상적 DTED 타일을 찾고 재-패키지하기 위해, 상기 청크 서브루틴은 상기 RTRAA(42)에 포함된 DTED 서브루틴을 호출하여 상기 필요한 DTED 타일을 요청한다. 상기 DTED 서브루틴은 상기 ERMDSD(38)로부터 상기 필요한 DTED 타일을 로드하며, 상기 요청된 타일들에 대한 포인터들을 상기 청크 서브루틴으로 리턴시킨다. 상기 청크 서브루틴은, 다음으로, 상기 그래픽 카드에 의해 쉽게 해석될 수 있거나 다뤄질 수 있는 상기 요청된 DTED 청크로 잠재(underlying) DTED 타일을 재-패키지하거나 재-포맷한다.

상기 청크 서브루틴은, 110에 나타내어진 바와 같이, 상기 DTED 청크 내의 각 데이터 포인트/격자에 대한 지구중심 좌표 꼭지점(geocentric coordinate vertex)을 계산하고 상기 DTED 청크를 상기 기본 메쉬 서브루틴으로 로드한다. 특히, 상기 청크 서브루틴은 상기 DTED 청크 내의 각 데이터 포인트/격자의 남서쪽 코너에 대한 상기 지구중심 좌표 꼭지점을 계산하기 위해 모바일 플랫폼(18)의 위도, 경도 및 고도 데이터를 이용한다. 상기 청크 서브루틴은, 현재 지구중심 좌표 꼭지점 데이터로 구성된 상기 DTED 청크로의 포인터를 상기 기본 메쉬 서브루틴으로 리턴함에 의해 상기 베이스 메쉬 서브루틴으로 상기 DTED 청크를 로드한다. 그래픽 하드웨어 내의 그림(drawing)의 단위는 일반적으로 삼각형이다. 그러나, 처리의 면에서, 공통 베이스 모서리에서 모인 두 우-이등변 삼각형(right-isosceles triangles)으로 구성된 다이아몬드를 기초로 하여 작업이 수행된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 베이스 메쉬 서브루틴은, 112에 나타내어진 바와 같이, 루트 다이아몬드로 알려진 하나의 다이아몬드로 각 DTED 청크를 오버레이(overlay) 한다. 즉, 상기 베이스 메쉬 루틴은 상기 해당 루트 다이아몬드를 활성화시킨다. 각 루트 다이아몬드는 다섯 개의 꼭지점을 가지며, 네개는 상기 데이터 청크의 네 코너에 각각 위치하며, 하나는 중심에 위치한다. 상기 기본 메쉬 서브루틴은, 114에 나타내어진 바와 같이, 상기 루트 다이아몬드를 그들의 잠재 데이터(underlying data)에 이어주는 기본 메쉬를 생성시킨다. 따라서, 상기 기본 메쉬는 렌더링 되는 것이 이상적인 지구체의 영역을 커버하는 지형 데이터를 나타내는 루트 다이아몬드의 매트릭스를 포함한다. DTED의 각 렌더링 된 시야는 그 자신의 기본 메쉬를 가지며, 그것은 잠재적으로 다른 지점에서 DTED의 복수의 시야를 허용하는 매커니즘이다. 상기 기본 메쉬 서브루틴은 하나 이상의 루트 다이아몬드를, 관찰가능한 영역, 예를 들어, 상기 ATBT의 크기에 따라, 상기 기본 메쉬로 로드할 수 있으나, 오직 하나만이 기본 다이아몬드로 고려된다. 상기 기본 다이아몬드는 상기 기본 메쉬의 현재 원점(origin)을 설정하는데 이용되며, 바둑판 모양으로 만드는 동안 다른 루트 다이아몬드에 비해 우선순위를 가진다.

다음, 상기 기본 메쉬 서브루틴은, 116에 나타내어진 바와 같이, 각 루트 다이아몬드에 대한 에러 값과 경계 영역(bounding sphere)을 계산하며, RAM 장치(22) 내의 병합 큐(merge queue)(58) 또는 분리 큐(split queue)(54) 상에 상기 루트 다이아몬드를 배치하거나, 상기 루트 다이아몬드에 대한 포인터를 상기 RTRAA(42)로 리턴한다. 상기 경계 영역은 전체 다이아몬드를 둘러싸는 가장 작은 영역이며, 상기 다이아몬드가 시야 절두체 내에 있는지 없는지를 판단하는 데 이용된다. 상기 에러 값은 각 루트 다이아몬드의 실제 높이 값과 각각의 루트 다이아몬드의 두 코너의 값을 이용하여 계산된 각 루트 다이아몬드의 보삽된(interpolated) 높이 값 간의 차이를 고려한다. 상기 에러 값은 또한 각 다이아몬드의 폭을 고려하며, 다이아몬드가 이하에서 기술되는 바와 같이 분리 또는 병합되어야 하는지에 대하여 결정하는데 이용된다. 상기 분리 큐(54) 및 병합 큐(58)는 다이아몬드들의 분리 및 병합을 돕는데 이용된다.

지구 표면과 같은 지구체의 표면의 일부를 나타내는 프로세스를 바둑판화(tessellation)라고 부른다. 상기 루트 다이아몬드와 함께 시작하면, 상기 기본 메쉬 서브루틴은, 118에 나타내어진 바와 같이, 상기 분리 큐(54) 또는 병합 큐(58) 내에 저장된 각 다이아몬드를 바둑판화 한다. 다양한 실시예에서, 상기 바둑판화 과정 동안, 상기 다이아몬드는 반복적으로 네 개의 자체(children) 다이아몬드들로 나뉘어져서, 각 다이아몬드는 두 개의 모체(parent) 및 네 개의 자체를 갖는다. 각 다이아몬드에는, 그것이 시야 내에 있는지, 상기 잠재 데이터에 대한 그 크기 및 상기 다이아몬드 내의 고도 사이의 차이들과 같은 것을 고려한, 상대적 우선순위가 주어진다. 다음으로, 상기 다이아몬드는 적합한 분리 큐(54) 또는 병합 큐(58) 상에 배치된다. 예시적 구현예에서, 상기 기본 메쉬 서브루틴은, 상기 경계 영역 및 에러 값을 계산하고 상기 루트 다이아몬드를 분리 큐(54) 또는 병합 큐(58) 상에 배치하고 상기 바둑판화 처리를 수행하기 위해, 실시간 최적 개조 메쉬(Real-time Optimally Adapting Meshes, 이하, 'ROAM') 알고리즘을 채용한다. 다르게는, 상기 기본 메쉬 서브루틴은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 상기 다이 아몬드를 바둑판화, 예를 들어, 분리하는데 적합한 다른 어떤 알고리즘을 채용할 수 있다.

상기 다이아몬드들은, 잠재 데이터와 동일한 입상(granularity)일 때까지 분리된다. 즉, 상기 다이아몬드들은, 리프 다이아몬드라고 불리는 가장 작은 다이아몬드가 각 코너에서 하나의 격자점을, 중심에서 단지 하나를 가질 때까지, 분리된다. 오직 리프 다이아몬드, 즉, 분리되지 않는 다이아몬드가 상기 그래픽 카드(30)에 의해 실제적으로 렌더링된다. 다이아몬드들은 또한, 예를 들어, 평평한 지형의 팽창을 나타내기 위해, 또는 그들이 더 이상 시야 내에 있지 않기 때문에, 다시 함께 병합될 수 있다.

일반적으로, 상기 바둑판화 처리는 어느 다이아몬드가 분리되어야 하는지 및 어느 다이아몬드들이 너무 작거나 또는 너무 상세한 이유로 함께 병합되어야 하는지 결정한다. 다이아몬드가 너무 작아서 상기 다이아몬드가 스크린 상에서 보여지지 않을 것인 경우, 상기 RTRAA(42)는 더 큰 다이아몬드를 만들기 위해 상기 작은 다이아몬드를 병합한다. 앞서 기술된 바와 같이, 상기 에러 값은, 상기 렌더링 공정 동안 보다 상세함을 제공하기 위해 다이아몬드가 분리되어야만 하는지 결정하기 위해 상기 바둑판화 공정 동안 이용된다. 예를 들어, 항공기가 산악 지형 위를 비행하는 경우, 다이아몬드 내에 많은 고도 차이가 있을 것이다. 따라서, 상기 다이아몬드는, 상기 다이아몬드들이 상기 그래픽 카드(30)에 의해 렌더링 되는 때에 보다 상세함을 제공하기 위해 보다 작은 다이아몬드들로 분리될 것이다. 상기 다이아몬드들은, 결과적인 다이아몬드들이 각 코너에서 하나의 격자점을, 중심에서 단 지 하나의 격자점을 갖는, 즉, 리프 다이아몬드 또는 리프 노드들을 가질 때까지 분리된다.

보다 상세하게, 바둑판화 동안, 상기 기본 메쉬 서브루틴은 먼저 어느 다이아몬드가 추려내 져야하는지를 결정한다. 각 다이아몬드는 그 원형(ancestor), 구체적으로는 그 쿼드-트리(quad-tree) 모체 중의 하나의 상태를 물려받는다. 상기 모체가 완전히 상기 절두체의 외부 또는 내부에 있는 경우, 상기 다이아몬드 및 모든 그 자체(children)는 동일한 상태를 갖는 것으로 고려되며, 더 이상의 추가 처리는 필요하지 않다. 그러나, 상기 모체가 부분적으로 상기 절두체의 내부에 있는 경우, 상기 다이아몬드의 경계 영역은 평가되어야만 한다. 그 상태가 프레임으로부터 프레임으로 어떻게 변경되었는지에 따라서, 상기 다이아몬드는 상기 분리 큐(54) 또는 병합 큐(58) 상에 배치될 수 있다. 컬 플래그(cull flag)가 업데이트되었고, 다이아몬드들이 상기 분리 큐(54) 또는 병합 큐(58)에 적절하게 배치되었다면, 상기 기본 메쉬 서브루틴은 각 큐 된 다이아몬드에 대해 우선순위 값을 업데이트한다. 각 다이아몬드의 우선순위는 그 에러 값 및 관찰자, 예를 들어, 모바일 플랫폼 작동자의 시점으로부터의 거리에 기반한다. 상기 큐 된 다이아몬드들의 재 우선순위 설정 후에, 분리 및 병합이, 가장 높은 우선순위 다이아몬드로부터 시작하여, 실제로 수행된다. 이 프로세스는, 최대 리프 다이아몬드 카운트가 도달되거나, 이상적 정밀도가 달성되거나, 특정수의 다이아몬드가 처리될 대까지 상기 기본 메쉬를 재구성하거나 더하는 것을 계속한다.

다음으로, 상기 기본 메쉬는 그 리프들, 즉, 자체(children)를 갖지 않는 다 이아몬드들을 발견하기 위해 자세히 고찰된다. 일단 발견되면, 상기 기본 메쉬 서브루틴은, 120에 나타내어진 바와 같이, 상기 기본 메쉬의 원점에 대해 각 리프 다이아몬드의 삼각형들의 꼭지점들을 계산하고, 상기 꼭지점 배열의 꼭지점들을 상기 처리 카드 ESD(36) 내에 저장한다. 이 프로세스가 완료되는 때, 상기 꼭지점 배열은 상기 그래픽 카드(30)에 의해 렌더링 될 준비가 된다. 다양한 구현예에서, 상기 꼭지점 배열은 상기 처리 카드 ESD(36)로부터 상기 그래픽 카드 ESD(46) 상의 메모리로 부분 또는 조각(piece)으로 전달된다. 즉, 상기 RTRAA(42)는 상기 꼭지점 배열을 보내기 위해, 상기 꼭지점 배열을 몇몇 작은 조각으로, 예를 들어, 256KB로 나누며, 상기 그래픽 카드 ESD(46) 상의 꼭지점 배열을 재결합한다. 상기 꼭지점 배열을 상기 그래픽 카드 ESD(46)로 뿔뿔이 전달하는 프로세스는 데이터 버스(32)의 대역폭을 보다 효율적으로 이용하며, 상기 데이터 버스(32)의 지연(stalling)을 피한다. 상기 RTRAA(42)가 상기 꼭지점 배열을 상기 그래픽 카드 ESD(46)로 전달하는 동안, 높은 우선순위의 데이터 전달이 상기 꼭지점 배열 전달을 방해하는 것이 허용된다. 즉, 큰 꼭지점 배열의 전달은 보다 높은 비율에서 변화할 수 있는 통상의 데이터 전달을 막지않을 것이다.

일단 상기 꼭지점 배열이 상기 그래픽 카드 ESD(46)로 전달되면, 상기 그래픽 카드(30)는, 122에 나타내어진 바와 같이, 상기 꼭지점 배열을 렌더링하기 위해 렌더링 어플리케이션을 수행한다. 예를 들어, 상기 그래픽 카드 프로세서(50)는 표준 오픈GL 삼각형 작도 기술을 이용하여 상기 삼각형 배열을 렌더링할 수 있다. 따라서, 모든 바둑판화는 상기 처리 카드(26)에 의해 수행된다. 즉, 상기 처리 카 드(26)는 상기 DTED를 미리 바둑판화하며, 효율적으로 상기 그래픽 카드 프로세서(50)에 의해 수행되는 프로세스 만이 상기 꼭지점 배열을 렌더링하여, 보여질 이상적 영역을 상기 그래픽 카드(30)가 가능한 빨리 렌더링하는 것을 허용한다.

따라서, 상기 RTRAA는, 신속 이동 디스플레이, 예를 들어, 헬멧 장착 디스플레이를 위해 필요한 성능과 함께, 기존의 성능이 좋지 않은 하드웨어, 즉, 모바일 플랫폼(18)에 현재 인스톨되어 있는 하드웨어 상의 데이터베이스 관리 및 3-D 지형 렌더링을 제공한다. 특히, 상기 RTRAA는 필요에 따라 저장 매체로부터 프로세서로 데이터를 효과적으로 이동하는 데이터 관리 루틴; 복수의 시점에 대한 매우 효율적인 레벨의 상세 제어를 제공하는 데이터 처리 루틴; 및 저 성능 하드웨어 플랫폼에 대한 실시간 용량을 허용하는 렌더링 루틴을 제공한다. 다양한 구현예에서, 상기 RTRAA는 신속 이동 디스플레이를 위한 실시간 3D 지형 렌더링을 생성하기위해 수 기가바이트의 데이터를 처리하는 능력을 갖는 효율적 데이터베이스 관리를 제공한다.

보다 구체적으로, 상기 RTRAA는 대략 60Hz의 디스플레이 업데이트 비율을 유지할 수 있는 실시간 3D 지형 렌더링 및 그러한 데이터 베이스 관리를 제공한다. 이는, 모든 처리가 일반적으로 프레임당 대략 16.6667ms 내에서 완료됨을 의미한다. 큰 양의 데이터와 그러한 디스플레이를 위해 수행될 필요가 있는 복잡한 처리 때문에, 상기 실시간 렌더링 지원 시스템(10)은 그것의 렌더링으로부터 데이터의 처리를 분리한다.

해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 넓은 개시가 다양한 형태 로 구현될 수 있다는 이상의 기술로부터 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명이 특정 예와 관련하여 기술되었음에도 불구하고, 도면, 명세서 및 이하의 청구범위의 연구에 의해 다른 변형예들이 상기 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이기 때문에, 본 발명의 진정한 범위는 그렇게 제한되지 않을 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 필요한 속도로 큰 양의 데이터를 처리하여 실시간 3D 지형 렌더링을 할 수 있는, 모바일 플랫폼에 의해 횡단되어지는 지구체의 지형의 실시간 등각 시야를 렌더링하기 위한 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.

Claims

모바일 플랫폼에 의해 횡단되는 지구체의 지형의 실시간 등각 시야를 렌더링하기 위한 방법으로,

모바일 플랫폼에 의해 횡단되어야 할 영역(ATBT)을 결정하는 단계와,

독립되고 분리된 그래픽 카드와 통신가능하게 연결된 처리 카드를 이용해서 ATBT의 지형을 표시하는 디지탈 지형 고도 데이터(DTED)를 바둑판화하는 단계 및,

상기 모바일 플랫폼이 ATBT를 횡단함에 따라 ATBT 지형의 등각 시야를 제공하는 상기 그래픽 카드를 이용해서 바둑판화된 DTED를 렌더링하는 단계를 구비하되,

상기 처리 카드와 상기 그래픽 카드가 상기 모바일 플랫폼의 온보드 컴퓨터 시스템(OCS)의 내장된 부품인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 지구체의 지형의 적어도 일부의 DTED를 상기 OCS에 연결이능한 외부의 분리가능한 대용량 저장장치(ERMDSD) 내에 저장하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 DTED를 바둑판화하는 단계가, ATBT를 표시하는 DTED를 독립되고 상기 그래픽 카드로부터 분리된 제1전자저장장치로 로드하기 위해 기본 메쉬 루틴을 실행하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 DTED를 바둑판화하는 단계가, 상기 제1전자저장장치로 로드된 DTED를 바둑판화하고 이 바둑판화된 데이터를 상기 그래픽 카드 내에 포함된 제2전자저장장치로 로드하기 위해 상기 기본 메쉬 루틴을 실행하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
모바일 플랫폼에 의해 횡단되는 지구체의 지형의 실시간 등각 시야를 렌더링하기 위한 시스템으로,

적어도 하나의 처리 카드, 적어도 하나의 RAM(random access menory) 장치 및 적어도 하나의 그래픽 카드를 포함하는 내장된 모바일 플랫폼 부품을 갖춘 온보드 컴퓨터 시스템(OCS)과,

상기 OCS에 연결이능하고, 상기 지구체의 지형의 적어도 일부에 대한 디지탈 지형 고도 데이터(DTED) 타일을 저장하기 위해 채택된 외부의 분리가능한 대용량 저장장치(ERMDSD) 및,

ATBT의 실시간 등각 시야를 생성하도록 리프 다이아몬드를 렌더링하기 위해 당해 그래픽 카드 내에 포함된 렌더링 어플리케이션을 실행하도록 채택된 프로세서 를 갖춘 그래픽 카드를 구비하여 구성되되,

상기 처리 카드가, 상기 DTED 타일을 상기 모바일 플랫폼에 의해 횡단되어야 할 영역(ATBT)을 표시하는 DTED 청크 내로 동적으로 재패키지하고,

상기 DTED 청크를 상기 처리 카드의 전자저장장치로 로드하며,

상기 ATBT를 표시하는 루트 다이아몬드의 기본 메쉬를 생성하고,

복수의 리프 다이아몬드를 생성하도록 상기 루트 다이아몬드를 바둑판화하기 위해 당해 처리 카드 내에 저장된 실시간 렌더링 지원 어플리케이션(RTRAA)을 실행하는 프로세서를 갖추고 있고,

상기 DTED 청크로부터 유도되는 루트 다이아몬드 및 상기 기본 메쉬가 상기 RAM 장치 내에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제5항에 있어서, 상기 처리 카드 프로세서는, 더욱이 요청된 DTED 타일에 대한 포인터를 RTRAA의 청크 서브루틴으로 리턴시킴으로써 ERMDSD로부터 요청된 DTED 타일을 로드하기 위해 RTRAA의 DTED 서브루틴을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제5항에 있어서, 상기 처리 카드 프로세서는, 더욱이 상기 DTED 타일을 상기 그래픽 카드의 렌더링 어플리케이션에 의해 해석할 수 있는 DTED 청크 내로 동적으 로 재패키지하기 위해 RTRAA의 청크 서브루틴을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제5항에 있어서, 상기 처리 카드 프로세서는, 더욱이 각 DTED 청크를 루트 다이아몬드와 오버레이하기 위해 RTRAA의 기본 메쉬 서브루틴을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제5항에 있어서, 상기 처리 카드 프로세서는, 더욱이 루트 다이아몬드마다 경계 영역(bounding sphere) 및 에러값을 계산하기 위해 RTRAA의 기본 메쉬 서브루틴을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제9항에 있어서, 상기 처리 카드 프로세서는, 더욱이 루트 다이아몬드마다 각각의 경계 영역 및 에러값에 기초해서 루트 다이아몬드를 RAM 장치 내의 분리 큐 및 병합 큐의 하나에 위치시키기 위해 기본 메쉬 서브루틴을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제5항에 있어서, 상기 처리 카드 프로세서는, 더욱이 리프 다이아몬드마다 꼭지점을 계산하여 처리 카드 전자저장장치 내에 저장되어 있는 꼭지점 배열을 생성하기 위해 RTRAA의 기본 메쉬 서브루틴을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제11항에 있어서, 상기 처리 카드 프로세서는, 더욱이 상기 처리 카드 전자저장장치로부터 상기 그래픽 카드의 전자저장장치로 꼭지점 배열을 세그먼트 단위로 전송하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제12항에 있어서, 상기 그래픽 카드 프로세서는, 더욱이 ATBT의 실시간 등각 시야를 생성하도록 상기 그래픽 카드 전자저장장치 내에 저장된 꼭지점 배열을 렌더링하기 위해 렌더링 어플리케이션을 실행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
모바일 플랫폼에 의해 횡단되는 지구체의 지형의 실시간 등각 시야를 렌더링하기 위한 방법으로,

지구체의 지형의 적어도 일부에 대한 디지탈 지형 고도 데이터(DTED) 타일을 모바일 플랫폼의 온보드 컴퓨터 시스템(OCS)에 연결이능한 외부의 분리가능한 대용량 저장장치(ERMDSD) 내에 저장하는 단계와,

상기 DTED 타일을 상기 모바일 플랫폼에 의해 횡단되어야 할 영역(ATBT)을 표시하는 DTED 청크 내로 동적으로 재패키지하고 상기 DTED 청크를 상기 처리 카드의 전자저장장치로 로드하기 위해 상기 처리 카드 내에 저장된 실시간 렌더링 지원 어플리케이션(RTRAA)을 실행하는 단계,

상기 ATBT를 표시하는 루트 다이아몬드의 기본 메쉬를 생성하고, 복수의 리프 다이아몬드를 생성하도록 상기 루트 다이아몬드를 바둑판화하기 위해 상기 RTRAA를 실행하는 단계 및,

상기 ATBT의 실시간 등각 시야를 생성하도록 상기 리프 다이아몬드를 렌더링하기 위해 상기 그래픽 카드 내에 포함된 렌더링 어플리케이션을 실행하는 단계를 구비하되,

상기 OCS가 적어도 하나의 처리 카드, 적어도 하나의 RAM 장치 및 적어도 하나의 그래픽 카드를 포함하는 내장된 모바일 플랫폼 부품을 갖추고 있고,

상기 DTED 청크로부터 유도되는 루트 다이아몬드 및 상기 기본 메쉬가 상기 RAM 장치 내에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 DTED 타일을 동적으로 재패키지하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계가, 요청된 DTED 타일에 대한 포인터를 RTRAA의 청크 서브루틴으로 리 턴시킴으로써 ERMDSD로부터 요청된 DTED 타일을 로드하기 위해 RTRAA의 DTED 서브루틴을 실행하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 DTED 타일을 동적으로 재패키지하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계가, 상기 그래픽 카드의 렌더링 어플리케이션에 의해 해석할 수 있는 DTED 청크 내로 동적으로 재패키지하기 위해 RTRAA의 청크 서브루틴을 실행하는 단계를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 루트 다이아몬드의 기본 메쉬를 생성하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계가, 각 DTED 청크를 루트 다이아몬드와 오버레이하기 위해 RTRAA의 기본 메쉬 서브루틴을 실행하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 루트 다이아몬드를 바둑판화하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계가, 루트 다이아몬드마다 경계 영역 및 에러값을 계산하기 위해 RTRAA의 기본 메쉬 서브루틴을 실행하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서, 상기 루트 다이아몬드를 바둑판화하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계가, 루트 다이아몬드마다 각각의 경계 영역 및 에러값에 기초해서 루트 다이아몬드를 RAM 장치 내의 분리 큐 및 병합 큐의 하나에 위치시키기 위해 기본 메쉬 서브루틴을 실행하는 단계를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 루트 다이아몬드를 바둑판화하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계가, 리프 다이아몬드마다 꼭지점을 계산하여 처리 카드 전자저장장치 내에 저장되어 있는 꼭지점 배열을 생성하기 위해 RTRAA의 기본 메쉬 서브루틴을 실행하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 루트 다이아몬드를 바둑판화하기 위해 RTRAA를 실행하는 단계가, 상기 처리 카드 전자저장장치로부터 상기 그래픽 카드의 전자저장장치로 꼭지점 배열을 세그먼트 단위로 전송하는 단계를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제21항에 있어서, 상기 리프 다이아몬드를 렌더링하기 위해 렌더링 어플리케이션을 실행하는 단계가, ATBT의 실시간 등각 시야를 생성하도록 상기 그래픽 카드 전자저장장치 내에 저장된 꼭지점 배열을 렌더링하기 위해 렌더링 어플리케이션을 실행하는 단계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.