장면 그래프

장면 그래프는 컴퓨터 그래픽스, 컴퓨터 비전, 로보틱스 및 관련 분야에서 3차원 장면의 계층적 표현 및 관리를 위해 사용되는 데이터 구조입니다. 이는 3차원 공간에 존재하는 객체들의 위치, 방향, 크기, 외형 등과 같은 속성들을 계층적으로 표현하며, 객체 간의 관계를 정의합니다.

장면 그래프의 핵심 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 노드 (Node): 장면을 구성하는 기본 요소로, 객체, 카메라, 광원, 기하 정보 등을 나타낼 수 있습니다. 각 노드는 자신의 속성(변환 행렬, 재질, 기하 정보 등)을 가지고 있습니다.
• 에지 (Edge): 노드 간의 관계를 나타내며, 일반적으로 부모-자식 관계로 표현됩니다. 자식 노드는 부모 노드의 변환에 영향을 받으므로, 계층적인 구조를 통해 효율적인 장면 관리가 가능합니다.
• 루트 노드 (Root Node): 장면 그래프의 최상위 노드로, 전체 장면의 기준 좌표계를 정의합니다.

장면 그래프는 다양한 기능을 제공합니다.

• 계층적 변환 (Hierarchical Transformation): 부모 노드의 변환이 자식 노드에 자동으로 적용되므로, 복잡한 객체의 움직임을 쉽게 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 사람 모델의 팔을 움직이면 손과 손가락이 함께 움직이는 것을 구현할 수 있습니다.
• 렌더링 최적화 (Rendering Optimization): 가시성 컬링, 세부 수준 제어 (Level of Detail, LOD) 등과 같은 기술을 적용하여 렌더링 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 객체 선택 및 조작 (Object Selection and Manipulation): 장면 그래프를 통해 객체를 쉽게 선택하고 조작할 수 있습니다. 예를 들어, 마우스 클릭으로 특정 객체를 선택하고 이동하거나 회전시킬 수 있습니다.
• 애니메이션 (Animation): 장면 그래프의 노드 속성을 시간에 따라 변경하여 애니메이션을 구현할 수 있습니다.

장면 그래프는 다양한 응용 분야에서 활용됩니다.

• 게임 개발: 3D 게임 환경을 구성하고 관리하는 데 사용됩니다.
• 가상 현실 (VR) / 증강 현실 (AR): 가상 환경 또는 증강된 현실 환경을 표현하고 상호 작용하는 데 사용됩니다.
• CAD/CAM: 3D 모델링 및 제조 공정 시뮬레이션에 사용됩니다.
• 로보틱스: 로봇의 환경 인식을 돕고, 로봇의 움직임을 계획하고 제어하는 데 사용됩니다.

장면 그래프는 복잡한 3차원 장면을 효율적으로 표현하고 관리하기 위한 강력한 도구이며, 다양한 3D 응용 분야에서 필수적인 기술로 자리 잡고 있습니다.