옷감의 빠른 자가충돌 처리를 하기 위한 GPU 최적화된 BVH와 R-Triangle 기법

• Published in: 한국컴퓨터정보학회논문지 Vol. 29; no. 8; pp. 59 - 65
• Main Author: 김종현(Jong-Hyun Kim)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국컴퓨터정보학회 01.08.2024
• Subjects: 컴퓨터학; Compute Unified Device Architecture; Cloth simulation; Self-collision; Collision handling; 그래픽 처리 장지; Graphics Processing Unit; 쿠다; 자기충돌; 충돌처리; 옷감 시뮬레이션
• ISSN: 1598-849X; 2383-9945
• DOI: 10.9708/jksci.2024.29.08.059

본 논문에서는 삼각형 메쉬 기반 옷감 시뮬레이션에서 계산이 큰 자기충돌(Self-collision) 처리를GPU 기반으로 가속화하는 방법을 소개한다. CUDA(Compute Unified Device Architecture) 기반 병렬 최적화를 위해, 본 논문에서는 1) GPU에서 BVH(Bounding Volume Hierarchy) 트리를 효율적으로 구축, 업데이트 및 순회하는 방법을 제안하고, 2) 삼각형 메쉬 기반에서는R-Triangle(Representative-Triangle) 기법을 GPU에서 최적화하여 프리미티브 충돌 검사를 최소화한다. 결과적으로, 제안된 방법은 GPU 환경에서 옷감 시뮬레이션의 자기충돌과 객체 충돌을 CPU기반 알고리즘에 비해 빠르고 효율적으로 처리할 수 있으며, 다양한 장면에서 실험한 결과 5배~10 배정도 빠른 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다. 본 논문에서 제안하는 방법은 BVH를 GPU에서 최적화했기 때문에 BVH를 기반으로 활용하는 다양한 알고리즘과 분야에 쉽게 통합이 가능하다. In this paper, we present a GPU-based acceleration of computationally intensive self-collision processing in triangular mesh-based cloth simulation. For Compute Unified Device Architecture (CUDA)-based parallel optimization, we propose 1) an efficient way to build, update, and traverse the Bounding Volume Hierarchy (BVH) tree on the GPU, and 2) optimize the Representative-Triangle (R-Triangle) technique on the GPU to minimize primitive collision checking in triangular mesh-based cloth simulations. As a result, the proposed method can handle self-collisions and object collisions of cloth simulation in GPU environment faster and more efficiently than CPU-based algorithms, and experiments on various scenes show that it can achieve simulation results that are 5x to 10x faster. Since the proposed method is optimized for BVH on GPU, it can be easily integrated into various algorithms and fields that utilize BVH. KCI Citation Count: 0