In this paper, the performance of 3D game rendering with and without application of frustum culling and PVS (Potentially Visible Set) culling is evaluated in FPS(frame per second).　Both frustum culling and PVS culling are two representative methods to efficiently remove invisible contents before a rendering stage in a large 3D game scene. As a result of the performance evaluation, frustum culling and PVS culling have a large effect on rendering performance. In case of not applying any culling, the average performance is decreased by 15.8% compared to the case where all culling is applied. Also, in this paper, the number of portals for indoor static contents in the 3D game contents used in the experiment is larger, so that the application of PVS culling has more influence on the performance than frustum culling.

For the 3D game visual effects, the deferred rendering can only consider only the scene image resolution regardless of the scene complexity. Therefore, it is effective in processing realistic visual effects using many geometric buffers as multiple render targets. This paper uses the deferred rendering for the 3D game visual effects such as dynamic lights, specular, shadow, motion blur, and water shading. The 3D game supporting deferred rendering is developed to evaluate various 3D rendering effects with variation of the screen resolution in terms of the rendering speed and PSNR image quality. The performance results show that the rendering speed of the 3D visual effect techniques with 1280x960 resolution is average 56.0% better than that with 640x480 resolution. Also, the average PSNR is getting better as the screen resolution gets higher. The PSNR of the 3D visual effect techniques with 1152x864 resolution is average 30.9% better than that with 640x480 resolution.

In 3D games, the deferred rendering is an effective way in processing realistic visual effects using multiple render targets regardless of the scene complexity. In this paper, based on deferred rendering using multiple render targets, the 3D game visual effect techniques such as dynamic lights, specular, shadow, motion blur, and water shading are compared and analysed. The 3D game supporting deferred rendering is developed to evaluate various 3D rendering effects with variation of the size of the render target memory in terms of the rendering speed. The performance results show that the rendering speed of the 3D visual effect techniques with 4bytes render target memory is average 1.4 and 1.9 times better than those of 8bytes and 16bytes memories, respectively. Also, the shadow mapping with 2-pass plays the biggest role on the performance. Other techniques with 1-pass cause a negligible speed degradation.

Computer graphics technique with which two dimensional black and white characters used to be displayed on a monitor in the early period, has now been developed to display three dimensional color images on a mobile terminal. In particular, owing to technique growth in graphics, non-photo realistic rendering technique has grown to express non-photo realistic images as well as realistic rendering. Non-photo realistic rendering technique grows to be motion graphic technique. With the growth of motion graphic technique, it can be possible to produce various expressions and effects. This study proposes a way of turning three dimensional images into two dimensional cartoon look. Two dimensional cartoon look, a type of pictorial expression appeals to emotions, and is in great demand at advertisement, mobile and cartoon. Thus, this study not only changes three dimensional images into two dimensional cartoon look, but also numerous images can be expressible in one page by applying PIP (Picture In Picture) technique, and expressions of cartoons are to be reproduced in turning pages automatically by applying ‘page turn’ technique. Accordingly, it is believed that this content production technique can be applicable in various fields including game, advertisement, cartoons, etc.

3D 모델링 및 렌더링 과정에서 모델의 컬러를 재현하기 위해 사용되는 RGB 컬러 정보는 특정 사물의 단순한 컬러 재현에는 용이하나 광원 효과나 주변의 다른 환경요인에 의해 컬러가 변화되는 경우에 대한 렌더링 시 가상공간에서 실제의 컬러를 재현하기에는 한계가 있다. 실제 컬러는 광원의 스펙트럼이 물체에 반사되어 인간의 시각 시스템에 인지되는데, 이때 3개의 필터를 통해 스펙트럼 정보가 걸러지고 각필터의 출력값이 컬러로 인지된다. 따라서 주변광원이나 물체의 반사율에 의해 두개의 스펙트럼이 다르더라도 인간 시각에는 동일하게 인지되는 조건등색 현상이 발생할 수 있으며, 또한 조명과 물체의 스펙트럼 특성에 의해 인지되는 컬러를 단순한 RGB 데이터만으로 재현하기에는 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 3D모델에서 컬러 정보를 포함하고 있는 RGB 기반의 텍스쳐맵이 아닌 스펙트럼맵을 사용한 컬러렌더링 기법을 제안한다. 스펙트럼 기반 카메라 특성화를 통해 획득된 영상의 스펙트럼 정보를 3D 모델링 및 렌더링에 사용하기 위한 스펙트럼맵으로 생성하고 고속렌더링에 적용하기 위해 이를 최적화하였다. 스펙트럼맵을 사용하여 광원 및 주변환경에 의한 컬러 변화에 대한 스펙트럼 렌더링이 가능하게 되었다.

다수의 디스플레이 장치를 타일 형태로 구성하는 타일 기반 대규모 디스플레이 장치에 컴퓨터 게임과 같은 3D 어플리케이션을 표현하기 위해서는 일반적으로 이러한 디스플레이 장치에적절한 어플리케이션을 별도로 개발하거나 이를 목적으로 특별히 개발된 API를 사용해야 한다. OpenGL, Direct3D 등의 레가시 3D API 기반의 원격 렌더링 기술을 확장하여 원격 분할 렌더링 시스템의 구현한다면 추가적인 개발 없이 타일 기반 대규모 디스플레이 장치에 3D 게임을표현할 수 있다. 본 논문은 기 구현된 Direct3D 기반 원격 렌더링 시스템을 확장하여 원격 분할 렌더링 시스템을 구현한다. 이러한 원격 렌더링 시스템을 샘플 Direct3D 어플리케이션에 적용하여 몇가지 실험을 실시함으로써 기술적 실현 가능성을 확인한다.

이 논문에서는 의료용 초음파 볼륨 데이터의 잡음을 효과적으로 제거하기 위한 방법을 제안 한다. 초음파 영상은 잡음이 심하여 필터링이 필요하다. 기존의 2차원 필터링은 인접한 슬라이 스 간 정보를 무시하고 기존의 3차원 필터링은 속도가 느리거나 잡음 제거 효과가 떨어지는 필 터를 적용하였고 또한 초음파 데이터의 샘플링 특성을 고려치 않아 균등하게 필터링 하지 않았 다. 이를 해결하기 위해 잡음제거에 효과적인 양방향 필터를 병렬로 빠르게 처리하고 필터 영 역에 따라 윈도우 크기를 달리하는 기법을 제안한다. 공간 필터의 합산영역 테이블을 이용하여 병렬로 빠르게 필터링하고 윈도우 크기는 필터 영역에 따라 비례적으로 결정한다. 실험은 평균 필터와 양방향 필터, 양방향 적응 필터를 적용한 초음파 볼륨 렌더링 영상에서 잡음 제거와 원 본 손실 정도를 비교한다. 이렇게 하여 양방향 필터링을 빠르게 수행하면서 기존 보다 균등하 게 필터링하여 잡음을 효과적으로 정확하게 제거할 수 있다.

레가시 3D API를 이용한 원격 렌더링 시스템을 개발한다면 다양한 응용 분야가 있다. 실시 간 비디오 스트리밍 기반 클라우드 게이밍 서비스의 구현에 활용하거나, 다수의 3D 어플리케이 션에 대한 렌더링을 지원하는 GPU 가상화의 구현 등에 활용할 수 있다. OpenGL API은 독립 적인 전역함수로 구성되어 있고, Direct3D API는 마이크로소프트의 COM 기술 기반의 인터페 이스와 그 멤버함수로 구성되어 있다. 본 논문은 상대적으로 구현이 복잡한 Direct3D에 대한 원격 렌더링 시스템을 성공적으로 설계하고 구현함으로써 일반적인 레가시 3D API에 대한 적 용 가능성을 확인하고자 한다. 본 연구에서 구현한 원격 렌더링 시스템을 샘플 Direct3D 어플 리케이션에 적용하고, 몇가지 실험을 실시하여 기술적 가능성을 확인한다.

그래픽스 렌더링 파이프라인 (응용, 기하, 레스터화)은 컴퓨터 게임에서 가장 중요한 기능인 실시간 그래픽스 렌더링의 핵심이다. 일반적으로 그래픽스 렌더링은 CPU와 GPU의 두 장치의 협조에 의해 완성되며 이 협조 과정에서 병목이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 CPU와 GPV 사이에 발생하는 병목현상을 줄이는 데 초점을 맞추어, 보통은 하나의 스레드로 처리되는 CPU 연산을 순수 CPU 연산과 GPV와 연관된 연산의 두 가지로 구분하여 서로 독립적인 스레드로 병렬처리 되게 함으로써 실시간 그래픽스 렌더링의 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. 이 방법은 CPU와 GPV사이의 협조를 위한 전송 과정에서의 병렬성을 극대화한다. 실험을 통하여 제안하는 방법이 기존의 방법 보다 더 빠르게 그래픽스 렌더링을 수행함을 검증하였다. 또한 본 논문에서는 CPU와 GPU의 협조 과정에서 생기는 병목현상으로 인한 유휴시간을 잘 활용하여 렌더링 파이프라인의 균형을 맞추면서 렌더링의 질을 높이는 방법도 제안한다. 제안하는 방법들을 우리가 개발한 네트워크 게임 엔진에 적용하여 실제 시스템에서도 효과가 있음을 확인하였다.

DirectX Graphics plays the role of hardware independent 3 dimensional drawing interface for 3 dimensional video display. However the APIs in DirectX Graphics provide not only small improvement in velocity in the lowest level but also unstable performance of velocity according to their usages. In this paper, we present the structure of 3D game engine of efficient performance and describe functions and implementational features of game engines for an efficient 3D rendering in the environment of DirecX Graphics.