자바 기반 휴대용 임베디드 기기의 삼차원 엔진 성능 향상을 위한 바인딩 구현

김영옥(Young-Ouk Kim),노영섭(Young-Sup Roh) 한국멀티미디어학회 2007 멀티미디어학회논문지 Vol.10 No.11

휴대용 임베디드 기기에서의 삼차원 엔진은 크게 바이트 코드를 실시간으로 해석하여 실행하는 자바 기반의 JSR184와 C언어 기반의 OpenGL/ES가 있다. 이들 두 표준에서 자바 객체를 지원하는 JSR184는 OpenGL/ES에 비하여 상대적으로 많은 프로세서의 자원을 사용하여 제한된 연산능력을 보유하고 있는 임베디드 기기에 적용할 경우 제약이 따를 수 밖에 없다. 반면에 기존 개인용 컴퓨팅 환경에서 사용되는 삼차원 컨텐츠는 자바의 장점을 이용하여 제작되었기 때문에 유럽에서 많은 사용자 층을 확보하고 있고, 또한 그 컨텐츠의 품질이 우수하여 상용 통신망인 GSM 망에서 많이 서비스 되고 있다. 따라서 GSM 망에서 사용되는 휴대용 임베디드 기기에 기존의 자바 기반 삼차원 컨텐츠를 별도의 변환 과정 없이 지원할 수 있는 JSR184의 지원이 필요하지만, 현재 개발되어 사용되는 자바 기반 삼차원 엔진은 휴대용 기기가 보유한 연산능력에 비하여 상대적으로 많은 연산량을 필요로 하기 때문에 상용제품에 적용하기에 많은 어려움이 따른다. 본 논문에서는 휴대용 임베디드 기기가 가지고 있는 충분하지 않은 연산능력을 바탕으로 자바 객체의 장점을 수용하면서 삼차원 컨텐츠의 처리속도를 향상 시킬 수 있는 바인딩 기법을 제안하였다. 제안된 바인딩 기법은 자바를 이용한 삼차원 컨텐츠를 지원하기 위하여, JSR184의 표준 인터페이스를 상위 계층에서 지원하고, OpenGL/ES와 JSR184를 서로 연결하기 위하여 이기종 코드 변환 언어인 KNI(Kilo Native Interface)를 중간 계층에서 사용하였고, 하위 계층에서 OpenGL/ES의 표준을 구현하였다. 제안하는 바인딩 기법은 모의 실험을 통하여 기능을 검증하였고, ARM을 장착한 FPGA를 사용하여 그 성능을 평가하였다. A 3-Dimensional engine in a mobile embedded device is divided into a C-based OpenGL/ES and a java-based JSR184 which interprets and executes a byte code in a real-time. In these two standards, the JSR184 supporting java objects uses more processor resources than an OpenGL/ES and thus has a constraint when it is used in an embedded device with a limited computing power. On the other hand, 3-Dimensional contents employed in existing personal computer are created by utilizing advantages of java and secured numerous users in European market, due to the good quality in contents and extensive service in a commercial network, GSM. Because of the reason, a mobile embedded device used in a GSM network needs a JSR184 which can provide an existing Java-based 3-Dimensional contents without extra conversion processes, but the current version of Java-based 3-Dimensional engine has drawbacks in application to commercial products because it requires more computing power than the mobile embedded device. This paper proposes a binding technique with the advantages of java objects to improve a processing ps않d of 3-Dimensional contents in limited resources of a mobile embedded device. The technique supports a JSR184 standard interface in the upper layer to utilize 3-Dimensional contents using java, employs a different code-conversion language, KNI (Kilo Native Interface), in the middle layer to interface between OpenGL/ES and JSR184, and embodies an OpenGL/ES standard in the lower layer. The validity of the binding technique is demonstrated through a simulator and a FPGA embedding an ARM.

Division-by-Convergence 방식을 사용하는 24-비트 부동소수점 제산기에 대한 OpenGL 정확도의 대수적 검증

유세훈,이정우,김기철,Yoo, Sehoon,Lee, Jungwoo,Kim, Kichul 한국전기전자학회 2013 전기전자학회논문지 Vol.17 No.3

Low-cost and low-power are important requirements in mobile systems. Thus, when a floating-point arithmetic unit is needed, 24-bit floating-point format can be more useful than 32-bit floating-point format. However, a 24-bit floating-point arithmetic unit can be risky because it usually has lower accuracy than a 32-bit floating-point arithmetic unit. Consecutive floating-point operations are performed in 3D graphic processors. In this case, the verification of the floating-point operation accuracy is important. Among 3D graphic arithmetic operations, the floating-point division is one of the most difficult operations to satisfy the accuracy of $10^{-5}$ which is the required accuracy in OpenGL ES 3.0. No 24-bit floating-point divider, whose accuracy is algebraically verified, has been reported. In this paper, a 24-bit floating-point divider is analyzed and it is algebraically verified that its accuracy satisfies the OpenGL requirement. 모바일 시스템에서는 비용 및 전력 효율이 중요하기 때문에 부동소수점 연산기 개발 시 32-비트 데이터 형식대신 24-비트 데이터 형식을 사용하는 것이 좋다. 하지만 24-비트 데이터 형식을 사용할 경우 32-비트 데이터 형식에 비해 연산기의 정확도가 낮아질 수 있다. 3D 그래픽과 같이 연속적인 부동소수점 연산 처리가 많이 요구될 경우 연산기의 정확도에 대한 논의와 검증이 중요하다. 나눗셈은 3D 그래픽에 사용되는 연산 중 OpenGL에서 규정한 정확도를 만족하기 가장 어려운 연산 중 하나이다. 현재까지 OpenGL에서 규정한 정확도를 만족하는 것이 대수적으로 검증된 24-비트 부동소수점 제산기는 알려진 바가 없다. 본 논문에서는 24-비트 부동소수점 제산기를 분석하고, OpenGL ES 3.0에서 규정한 $10^{-5}$의 정확도를 만족함을 대수적으로 검증한다.

OpenGL을 이용한 Direct3D 기능의 구현

도주영(Joo-Young Do),백낙훈(Nakhoon Baek) 한국콘텐츠학회 2011 한국콘텐츠학회논문지 Vol.11 No.11

본 논문에서는 윈도우(Windows) 기반의 데스크탑 환경에서, 특히 컴퓨터 게임에 관련된 응용 프로그램들에서 활발하게 사용되는 Direct3D가 제공하는 핵심적인 기능들과 함수들을 리눅스 환경에서 OpenGL 라이브러리를 기반으로 에뮬레이션 형태로 제공하고자 한다. 리눅스(Linux) 운영 체제 하에서는 일반적으로 X 윈도우 시스템과 OpenGL 라이브러리만 사용 가능한 컴퓨터 그래픽스 환경이 제공된다. 이 상황에서는, 우선적으로 윈도우 기반의 PC에서 Direct3D를 기반으로 개발된 게임 프로그램들이나 사용자 인터페이스 등을 컨버전하는 변환 작업에서 이러한 에뮬레이션 환경이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 DirectX 9.0을 기준으로, 많이 사용되는 함수들을 선별하여 이들을 지원함으로써, 최종적인 전체 구현의 프로토타입을 확보하였다. 본 논문의 구현은 3차원 좌표 변환(3D coordinate transformation), 광원 및 재질(light & material), 텍스처 매핑(texture mapping), 애니메이션(animation) 등을 지원하여, 이를 이용하여 다양한 응용 프로그램 예제들과 실제 게임 캐릭터의 애니메니션 스크립트를 성공적으로 실행하여, 유용성을 입증하였다. In this paper, we present an emulation library for the essential features and their API function calls provided by Direct3D, the most actively used API for computer game-related application programs on the MS-Windows-based desktop’s, with OpenGL library in the Linux environment. In typical Linux-based systems, only the X window system and OpenGL graphics library are available. There are lots of needs for this kind of emulation library to convert the Direct3D-based game applications and user interfaces on these systems. Through carefully selecting the essential API functions from the DirectX version 9.0, we obtained the prototype implementation of that emulation library, to finally get the final full-scale DirectX implementation. Our implementation currently covers 3D coordinate transformations, light and material processing, texture mapping, simple animation features and more. We showed its feasibility through successfully executing a set of Direct3D demonstration programs including a real-world game character animation on our implementation.

OpenGL-ES 기반의 모바일 3D 블루투스 엔진 설계 및 구현

조종근(Cho, Jong-Keun),김종민(Kim, Jong-Min) 한국게임학회 2006 한국게임학회 논문지 Vol.6 No.1

본 논문에서는 OpenGL-ES 기반의 모바일 3D 블루투스 엔진을 설계 및 구현하였다. 기존 모바일 3D 네트워크 게임에서는 Wap(Wireless Application Protocol)과 VM 방식(Network)를 이용한 무선인터넷 게임이 주류를 이루고 있다. 그러나, 이들 모바일 네트워크 게임의 단점으로 지적되는 무선 네트워크 접속에 따른 지나친 통신 요금의 부담으로 인해 VM 형태를 기반으로 하는 다운로드형 게임 즉, 단독 실행형 게임이 인기를 끌고 있다. 본 논문에서는 이러한 모바일 네트워크 게임의 단점을 해결하기 위해 모바일 3D표준(C언어 기반)인 OpenGL-ES로 근거리에 있는 사람들이 무선 인터넷에 접속하지 않고, 모바일 3D 네트워크 게임을 즐길 수 있는 모바일 3D 블루투스 엔진을 제작하였다. This study focused on design and implementation of Mobile 3D Bluetooth Engine based on OpenGL-ES. In Mobile 3D network game so far, there is a form the mainstream of wireless internet game using WAP and VM. But, VM game are popular because of an excessive communication expense problem for this mobile network game that occur when connect to wireless internet as point out to problem by it, that is, stand-alone game are very popular. This study introduce a mobile 3D Bluetooth Engine which is based on mobile 3D standard using OpenGL-ES to solve a mobile network game generally that occurs when connect to take pleasure a wireless internet from some people into a short distance.

OpenGL을 이용한 모델 기반 3차원 다시점 객체 구현

오원식(Won-Sik Oh),김동욱(Dong-Uk Kim),김화성(Hwa-Sung Kim),유지상(Ji-Sang Yoo) 한국방송·미디어공학회 2008 방송공학회논문지 Vol.13 No.3

In this paper, we propose an algorithm for object generation from model-based 3-dimensional multi-viewpoint images using OpenGL rendering. In the first step, we preprocess a depth map image in order to get a three-dimensional coordinate which is sampled as a vertex information on OpenGL and has a z-value as depth information. Next, the Delaunay Triangulation algorithm is used to construct a polygon for texture-mapping using the vertex information. Finally, by mapping a texture image on the constructed polygon, we generate a viewpoint-adaptive object by calculating 3-dimensional coordinates on OpenGL.

OpenGL를 이용한 스키점프 시각화 도구의 구현

박명철(Myeong-Chul Park),박석규(Seok-Gyu Park) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.11

본 논문에서는 OpenGL 그래픽 라이브러리를 이용하여 스키점프 시각화 도구를 구현하였다. 점프의 평가요소 중에서 점프의 거리가 가장 중요한데 이는 양항비에의해 가장 크게 결정된다. 기존 연구에서는 다양한 영향 인자의 변화에 따른 시각화 도구는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 양항비를 이용하여 사용자에게 직관적인 비행 자세 시각화 도구를 제공한다. 또한 5가지 주요 정보를 입력받아 국제 규격에 맞는 점프대를 실제 구현하였다. 본 논문의 결과물은 더 나은 스키 점프를 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다. In this paper, we implement the ski jump visualization tool using the OpenGL graphics library. Among the evaluation elements of jump, the distance of jump is most important. Also, the distance of jump depends on Lift-to-Drag Ratio. In the previous studies, the visualization too according to the consequential changing of variety factors is insufficient. This study provides an easy style flying posture visualization tool to the user who using Lift-to-Drag Ratio. Furthermore, there is to implement an international standard jumping hill by virtue of entered five main data. The results of this study can be applied with reference data for better ski jump.

OpenGL을 이용한 가상현실 임분시뮬레이션 프로그램

서옥하,최정기 강원대학교 조형예술연구소 2002 조형예술논문집 Vol.4 No.-

In recent years, forests have widely used to recreation space related to the tertiary industry from timber production in the past so that the necessities of various forest management are increasing to achieve more various stands based on the preference. To manage the most desirable stand, it is needed to know current stand characteristics, growth, the factors influencing to stand structure and the prediction of future stand. The objectives of this study are to carry out the decision making about management regimes throughout computer simulations on personal computer which is able to realize stand growth and stand spatial structure according to different silviculture treatments. This program was operated in Window 98 & ME 2000 and made with Visual basic 6.0. To display 3-D graph, OpenGL 1.1(API) based on C-language was used. The developed program was carried to simulate the stand with individual tree growth model with thinning and to manage for users to investigate the 3-D stand spatial structure on various angle at the simulated results.

OpenGL을 이용한 대용량 Polygon Model의 View-Frustum Culling 기법

조두연,정성준,이규얼,김태완,최항순,성우제 한국게임학회 2001 한국게임학회 논문지 Vol.1 No.1

With rapid development of graphic hardware, researches on Virtual Reality and 3D Games have received more attention than before. For more realistic 3D graphic scene, objects were to be presented with lots of polygons and the number of objects shown in a scene was remarkably increased. Therefore, for effective visualization of large polygon models like this, view-frustum culling method, that visualizes only objects shown in the screen, has been widely used. In general, the bounding boxes that include objects are generated firstly, and the boxes are intersected with view-frustum to check whether object is in the visible area or not. Recently, an algorithm that can check in-out test of objects using OpenGL's selection mode, which is originally used to select the objects in the screen, is suggested. This algorithm is fast because it can use hardware acceleration. In this study, by implementing and applying this algorithm to large polygon models, we showed the efficiency of OpenGL assisted View-Frustum Culling algorithm. If this algorithm is applied to 3D games that have to process more complicated characters and landscapes, performance improvement can be expected.

OpenGL을 이용한 한양대학교 안산캠퍼스 가상 캠퍼스 가이드 랩 구현

최태영(Tae-Young Choi),이효국(Hyo-Gook Lee),김동우(Dong-Woo Kim),김재형(Jae-Hyung Kim),손진현(Jin-Hyun Son) 한국컴퓨터정보학회 2009 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.16 No.2

본 연구는 OpenGL을 이용하여 3차원 그래픽으로 가상캠퍼스 맵을 구현한다. 매핑 효과, 블랜딩 이론등을 적용하여 사실적인 물체를 구현하는 것을 목표로 한다. 매핑 효과는 조금 더 사실적인 캠퍼스 모습을 보여준다. 그리고 가상캠퍼스에 사용될 지형지물은 그래픽 기법과 블랜딩 이론을 적용하여 구현함으로써 구조를 보여준다. 본 논문은 데이터의 용량과 랜더링 시간을 줄이고, 전체적인 향상을 위한 알고리즘을 개발하는데 중점을 둔다.

Visualization of the Diffusion Process Using Three Dimensional OpenGL

Lee, Byung-Gul,Yeu, Yeon 제주대학교 해양과환경연구소 2006 해양과환경연구소 연구논문집 Vol.30 No.2