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실시간 3차원 그래픽 소프트웨어:3D-TIME (3 Dimensional Terrain, Image & Model Environment)

최근 국내에서도 고해상도 관측위성의 상업화로 인하여 매우 정밀한 지형정보 구축이 자체적으로 가능한 길이 열렸다.
미국 Space Imaging사의 IKONOS(이미지 해상도 1m급), 미국 DigitalGlobe사의 QuickBird(1m급), 프랑스 SpotImage사의 SPOT-5(2.5m급), 국산위성인 아리랑2호(1m급) 등은 지형정보로서의 가치가 매우 높은 데이터를 제공할 수 있다.

이러한 고정밀 데이터를 이용하는 여러 응용분야 중에서, 당사에서는 2000년부터 이러한 고정밀 데이터를 기반으로 하는 3차원 지형처리엔진의 개발을 주요 IT솔루션 과제로 지정하고 현재까지 꾸준한 연구작업을 수행하고 있다.
당사에서 개발한 솔루션인 3D-TIME은 실시간 3D그래픽 기술, 위성영상처리기술, 지형데이터처리기술 및 시설물데이터 처리기술이 복합적으로 결합된 가상현실시스템이다. 관측용 위성의 데이터 생산수준이 정밀해짐에 따라 양적으로 기하급수적으로 증가하고 있는 데이터를 원활하게 처리하기 위해서 여러 분야의 기술들이 한단계씩 도약하고 있으며, 3D-TIME은 실시간 3차원 그래픽 기술분야의 연구 결과로서 나타난 제품이다.

3D-TIME 솔루션 개요

- 최신의 실시간 3차원 그래픽 기술, 고해상도 위성영상·항공사진, 수치고도데이터(DEM) 및 3차원 시설물 데이터
를 이용한 데스크탑 시뮬레이션 시스템으로 정교한 지형데이터에 의한 직관적 가시화를 위한 소프트웨어 응용
시스템이다.

- 기존에 사용하던 2차원 GIS시스템이나 3차원 동영상 형태의 지형자료 등에 비하여 사용자의 조작에 의한 자유로운 작동
이 가능하고 3차원 화면구현속도가 고속이므로 실사에 가까운 움직임으로 지형지물에 대한 관찰 및 응용이 가능하다.

3D-TIME 솔루션의 특징

- Dynamic Heightfield LOD(Level Of Detail)를 이용한 지형처리 알고리즘을 적용하여 보다 넓은 지역의 DEM 데이터를 3차원화시켜 처리하도록 지원함.

- 텍스쳐 압축기법 및 데이터 스와핑 알고리즘을 적용하여 대용량의 위성영상 또는 항공사진 등의 이미지 데이터를 유연
하게 처리하도록 지원함.

- 수치지도 또는 3차원 디자인툴에 의해 별도로 디자인된 시설물 데이터를 이용하여 3차원 지형 위에 표현할 수 있도록 지
원함.

- 위성영상·항공사진, DEM, 시설물데이터 등 기본적인 데이터 가공을 최대한 자동화시켜서 사용자의 작업부담을 덜어주
기 위한 지원시스템을 갖춤.

- 결과물로 생성되는 3차원 가상현실 화면상에서 여러 응용성을 위한 사용자의 조작기능을 제공하며, 조감도의 출력이나
동영상 기능을 포함하고 있음.

- 당사의 3차원 그래픽 솔루션은 독자적으로 개발한 솔루션으로서 당사내에서 요구사항에 따른 자체적인 커스터마이징이
가능함.

3D-TIME 소프트웨어 구성

1) 3D-Author

영상데이터의 텍스쳐가공, 지형데이터의 포맷변환, TIN 알고리즘을 이용한 DEM 생성, 수치지도 건물레이어의 추출 등 데이터 가공을 위한 지원도구로써 간단한 파라메터값 세팅을 통해 자동으로 데이터가공을 할 수 있도록 지원한다.

영상데이터 지원 포맷: GeoTiff, Generic Binary(RGB,24bit), Imagine, JPEG, BMP 등 지형데이터 지원 포맷: GeoTiff, Generic Binary(16/32bit), Imagine, DTED, USGS 등 정점데이터 지원 포맷: Autodesk DWG/DXF, ASCII(xyz) 등

2) 3D-Scene Builder

시너리 제작도구와 유사한 기능을 제공하는 도구로써, 외부 디자인 툴에서 제작된 시설물 데이터를 import하여 Scene Database를 제작해 주는 역할을 수행한다. 기본 패키지 이외에 이를 응용한 부가적인 응용시스템에서는 도로의 선형계획, 시설물의 선로 설계, 비행경로의 설정 등 2차원 GIS와 유사한 작업지원을 첨가하여 활용되고 있다.

- 시설물데이터 지원 포맷 : Microsoft .x format (3dsmax plugin 포함)
- 위성영상의 확대, 축소, 이동, 수치지도 중첩 디스플레이, 거리측정 및 좌표 정보 표현기능
- 대각선 뷰모드 지원, 원근감 ON/OFF 설정, LOD 설정 기능
- 시설물의 확대, 축소, 이동, 회전 등 시설물 맵핑을 위한 기능 제공
- 부가 응용기능으로 종단면도 뷰, 심볼DB 구축, Waypoint 설정, 선로 설계 등
의 기능 첨가가능

3) 3D-RTV(Runtime Terrain Viewer)

3D-Author 및 3D-Scene Builder 에서 제작된 가공데이터를 취합하여 최종적으로 실시간 3차원 그래픽 렌더링을 수행하는 런타임 엔진이다. 키보드, 마우스, 조이스틱, 게임패드 등을 이용한 다양한 3차원 화면 조작이 가능하며, 사용자조작의 기록, 대형조감도 생성, 동영상 제작 및 다양한 비쥬얼 이펙트를 지원해주며 이를 기반으로 한 경관분석 및 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 기능을 지원하고 있다.

- 문자정보창, 계기정보창, 지도정보창, 확대뷰잉창, HUD 등 여러 형태의 보조 지원디스플레이 첨가
- 이정표 설정, 궤적정보 뷰잉, 영향권 뷰잉, 경로 저장 등 움직임에 대한 조작
지원 기능
- 구름, 안개, 광원, 해수면 표현 등의 비쥬얼 이펙트 지원
- 원이미지의 해상도 조절 및 지형데이터의 정밀도 조절 기능
- 지형데이터 및 시설물 데이터 위치 편집기능 지원

3D-TIME 작업절차

3D-TIME 구동환경 및 규격

1) 3D-TIME의 권장 작동사양

CPU : Pentium-4 1.4GHz 이상
RAM : 512MB 이상
VGA : DirectX 9.0 Graphic Card (Nvidia GeForce FX, ATI Radeon 9600 이상)
O S : Microsoft Windows 2000/XP
API : Microsoft DirectX 9.0 Runtime Environment

2) 3D-TIME 지형처리엔진 기능규격

지형데이터포맷 : Geotiff, Generic Binary, USGS, DTED
지형데이터규모 : 30m급 DEM 기준으로 약 200km x 200km 영역 표현
렌더링기준속도 : 30 FPS
이미지사용포맷 : Geotiff, RGB Binary, Erdas Imagine, BMP, JPEG
이미지처리규모 : 1m급 이미지 기준으로 약 130GB 규모의 데이터 처리
모델데이터포맷 : Microsoft .X format
모델데이터규모 : 50~100만 Vertex 처리
비쥬얼이펙트 : 구름, 안개, 해수면, 광원 효과
사용자인터페이스 : 키보드/마우스 작동, HID Interface(조이스틱, 게임패드) 지원

3D-TIME 시스템 활용분야

1) 실시간 조감도

기존의 정적인 CG가 아닌 사용자 조작 가능한 토목 · 건축물에 대한 3차원뷰잉시스템