본 논문에서는 광선 추적기법에서 그림자 검사의 연산량을 줄이는 기법을 제안한다. 그림자 검사는 부드러운 그림자와 같이 실감 있는 영상을 생성하는 경우 광선 추적기법 렌더링 과정 중 매우 큰 비중을 차지한다. 제안하는 방식은 전처리 단계에서 kd-tree를 생성하며 계산한 그림자 정보를 기반으로 렌더링 단계에서 그림자 검사의 컬링 여부를 판별하는 방식으로 기존 렌더링 과정에 작은 변경으로 적용가능하다. 기존의 방식들과 유사하게 광원과 기하학적 구조가 변하지 않는 정적 장면에 적합하다. 사이클 정확도를 갖는 시뮬레이터를 이용하여 제안하는 방법의 유효성을 검증하고 성능을 측정하였으며 실험 결과 제안하는 그림자 컬링 기법으로 최대 17%까지 줄일 수 있다.

합산 영역 테이블은 모든 픽셀에 대해 임의의 크기 사각영역의 이미지 필터링 처리를 일정시간 안에 가능케 한다. 이러한 특성은 각각의 픽셀에 대해서 주변 픽셀의 밝기의 합 혹은 평균을 필요로 하는 이미지 처리 적용 분야에 유용하게 쓰일 수 있다. 합산 영역 테이블의 생성은 단지 행 혹은 열 단위의 합만을 구하는 메모리 바운드 작업임에도 불구하고 기존 연구들은 이미 존재하는 데이터 병렬성만을 활용하기 위하여 대기 시간이 긴 전역 메모리에 과도한 접근을 하여야만 했다. 본 논문에서는 입력 데이터를 정방의 서브 이미지로 분할하고 매개 데이터를 이들 간에 파급시킴으로써 GPGPU 환경 적합한 알고리즘을 제안하고자 한다. 이를 통하여 기존 방법 대비 전역 메모리 접근 량을 거의 반으로 줄임으로써 주어진 메모리 대역폭을 효율적으로 사용한다. 결과에서도 성능이 대폭 향상되었다.

웹캠은 영상 데이터의 전송시간을 줄이기 위해 메모리 정렬은 고려하지 않는다. 메모리 정렬이 되지 않은 영상 데이터는 GPU에서 처리하기 부적합하며 고속의 영상처리를 위해서는 GPU에서 메모리 최적화가 가능한 색상 형식으로 변환되어야 한다. 본 논문은 웹캠 영상의 색상 형식 변환을 NVIDIA CUDA를 이용하여 가속하는 최적화 기법을 제안한다. 메모리 접근과 쓰레드 구성에 대한 최적화를 진행하였고, 제안하는 구조의 성능 측정과 최적화 정도를 분석하기 위해 GPU 메모리와 연산의 성능을 제한하여 실험하였다. 그 결과 최적화 방법에 따라 최대 68% 이상 성능이 향상됐다.

본 논문은 대화형 광선 추적법에서 사용 가능한 새로운 그림자 컬링 알고리즘을 제안한다. 본 접근 방법은 그림자 자료 구조의 구축에 의한 전처리 방법 대신 프레임 간의 일관성을 이용하므로 동적 장면 상에서의 광선 추적법 처리에 적합하다. 본 알고리즘에서 그림자 계산 결과는 각각의 프리미티브 상에 저장이 되며 이 결과는 다음 프레임에 다시 사용된다. 또한 본 논문은 새로운 차폐 검사 방법을 제안한다. 이는 본 컬링 알고리즘에서 생길 수 있는 그림자 오류를 보정하며, 낮은 추가 비용을 요구한다. 실험 결과, 본 그림자 컬링 알고리즘은 7-19%의 탐색 비용 감소와 9-24%의 교차 비용 감소를 가져오는 것으로 나타났다.

텍스처 매핑(texture mapping)은 실감 있는 영상을 만들기 위해 3차원 그래픽스 칩에서 사용되는 기술이다. 이 방식 중 이중선형 필터링 모드(bilinear filtering mode)에서는 1개의 픽셀(pixel)을 처리하기 위해 4개의 텍셀(texture element: texel)에 접근이 요구된다. 본 논문에서는 텍스처의 접근패턴을 분석하여 동시에 4개의 텍셀을 접근할 수 있는 고성능 텍스처 캐시의 구조를 제시하였다. 3차원 게임인 퀘이크3(Quake 3)와 언리얼 토너먼트 2004(Unreal Tournament 2004)의 텍스처 접근 추출파일을 이용한 시뮬레이션 결과로 성능평가를 하였으며, 제시한 텍스처 캐시의 구조는 물리적인 크기가 8KBytes 이하인 경우 콜은 성능을 갖게 됨을 분석하였다.

본 논문에서는 향상된 가시성 검사를 수행하여 기존의 중-텍스처링 구조에 비하여 데이터 전송량 및 깊이 캐쉬의 셀 면적을 감소시킨 픽셀 파이프라인 구조를 제시하였다. 제안하는 구조는 인접한 픽셀들 간의 가시성이 동일할 확률이 높다는 점을 이용하여 한 번의 가시성 검사만 수행하면서도 중-텍스처링 구조와 대등한 성능을 보이는 픽셀 파이프라인 구조이다. 실험결과, 제안하는 구조는 중-텍스처링 구조에 근접하는 성능을 보이면서도 깊이 캐쉬의 전송량은 평균 25%, 깊이 캐쉬의 면적은 약 40%가 감소하였다.