●개요
현행판의 UC-win/Road에서는, 표준 기능으로써 한대의 PC에서 동시에 4채널까지의 표시가 가능합니다. 현재, 표시 가능한 채널수를 늘리는 것을 주된 목적으로써 UC-win/Road클러스터 시스템을 개발하고 있습니다. 복수대의 PC를 동기시켜, 많은 모니터에 영상 출력 가능한 시스템입니다. 채널수가 증가하면, 투영 면적이 증가하여 몰입감이 향상하는 것이 일반적으로 알려지고 있습니다. 360도 돔형의 스크린을 이용한 시뮬레이터나 회의실, 지령실의 시뮬레이션등에 사용 가능한 시스템이라고 생각하고 있습니다.
●특징
- 설정 및 조작을 용이하게 진행할 수 있습니다.
- 유연한 구조로 되어 있어, 소프트웨어에 있어서 클러스터로 사용하는 PC의 대수나 구성에 특별한 제한은 없습니다.
- 클러스터 구성으로 사용 가능한 UC-win/Road의 기능에 제한은 없습니다.
- 클러스터 시스템으로 사용하는 것이 한대의 PC에 의한 사용보다 퍼포먼스를 개선합니다.
- 모든 요소를 동기시키기 위해, 여러가지 시뮬레이션에 사용 가능한 범용적인 시스템입니다.
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| ▲천, 불, 연기, 교통 차량, 눈의 동기 |
●클러스터 시스템의 탑재
복수의 PC를 LAN으로 접속하여, 한대의 PC로 시뮬레이션에 필요한 계산을 합니다. 계산 결과를 각 표시 전용의 머신에 송신하여, 각 표시 머신에서 표현 처리를 합니다. 이 시스템에서는, 시뮬레이션 계산을 하는 머신을 서버, 표시 머신을 슬레이브 머신이라고 말합니다. 계산 및 표현 처리를 이하의 플로우로 실시합니다.
- 시뮬레이션의 계산을 표시하는 프레임마다에 1회 실시합니다.
- 1회의 계산후, 프레임의 표시에 필요한 데이터를 슬레이브 머신으로 송신합니다.
- 슬레이브 머신측에서 표현 처리를 함과 동시에 다음 프레임에서 필요한 데이터를 서버측에서 계산합니다.
- (3)에서 서버측의 계산이 표현보다 빨리 종료한 경우, 표현 처리를 하고 있는 도중에 １프레임분의 데이터를 수신해 두는 것이 가능합니다.
이 최적화에 의해 데이터 송수신 시간의 영향을 대폭으로 막는 것이 가능합니다.
또한, 각 슬레이브 머신에 같은 데이터를 송신하기 위해 멀티캐스트IP를 사용하여, 서버 머신과 네트워크의 부담을 최소한으로 합니다.
- 표현이 종료한후 서버측에서 다음의 계산과 데이터 송신을 실시합니다.
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| ▲프레임마다의 플로우 |
클러스터 구성의 기본적인 동작으로써는 1대의 서버 머신으로 시뮬레이션의 계산을 실시하여, 슬레이브 머신에서 표현 처리만을 실시합니다. 처리의 분담이 가능하므로, 퍼포먼스가 향상한 시스템이 됩니다. 종래의 UC-win/Road에서는 교통흐름 이외 모든 처리를 하나의 스레드에서 실시했기 때문에, 본 기능을 실현하기 위한 계산과 표현을 독립적으로 실행 가능하게 할 필요가 있었습니다. 따라서, 클러스터 구성과 UC-win/Road표준판에서도 멀티 CPU와 멀티 코어 CPU를 이전보다 최적으로 사용한 결과, 특히 3D수목, 깃발, 불과 연기, MD3캐릭터의 애니메이션에 관해서 퍼포먼스가 향상했습니다.
서버가 각 슬레이브 머신에 송신하는 데이터는, 이동하는 요소에 관한 위치 정보와 속성입니다. 각 슬레이브 머신측에서 데이터를 수신하고 3D공간을 갱신한 후 표현 처리를 하지만, 3D수목, 천, 비와 눈과 같이 복잡한 형상을 가진 요소에 대해서는 정보량이 방대해져 네트워크상에서 충분하게 고속으로 송신하는 것이 불가능합니다. 그렇기 때문에, 이러한 오브젝트에 대해서는, 서버에서 계산에 필요한 최소한의 파라미터만을 송신하고, 각 슬레이브 머신에서 계산을 실시하도록 했습니다.
●기능의 설명
UC-win/Road표준판을 기본으로 클러스터 시스템에 필요한 기능을 추가했으므로, UC-win/Road표준판의 모든 기능을 탑재하고 있습니다. 각 슬레이브 머신에서의 조작을 최소한으로 하기 때문에, 초기 설정 이외 모든 조작을 서버 머신상에서 하는 것이 가능합니다. 시뮬레이션시에는 서버 머신에서 조작, 슬레이브 머신상에서 3D공간의 가시화를 실시합니다.
하기의 설정과 기능의 사용만으로 클러스터 시스템을 조작 가능합니다.
| 슬레이브측의 초기 설정 |
슬레이브 머신명, 서버의 네트워크 어드레스 |
| 서버측 |
슬레이브 머신의 표시 영역 |
| 슬레이브 머신의 절단 |
| 슬레이브 머신의 재기동, 종료, 데이터 열기 |
| 서버 모드・표준 모드, 전환 서버 모드 자동 개시 |
| 시뮬레이션 개시・종료 |
●퍼포먼스 벤치마크 결과
본 시스템의 유효성 확인을 위해 퍼포먼스의 시험을 실시한 결과, 통상의 시스템보다 퍼포먼스가 향상하여, 클러스터에 들어가는 PC대수의 영향이 적다는 것을 알았습니다. 한편 ４채널 구성으로 클러스터와 표준판과의 비교를 실시하여, 평균 140%의 개선을 얻을 수 있었습니다. 또한 15대의 슬레이브 머신과 표준판 １채널의 비교를 실시하여, 약 2할의 개선이 되었습니다.
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| ▲클러스터 구성, 처리 분담도 |
●향후의 전개
클러스터 시스템의 기본적인 기능은, 복수의 PC상에 동일의 버추얼 환경을 동기 표시시키는 것입니다. 이 기능에 의해 몰입감이 보다 향상됩니다만, 몰입감의 개선 이외의 목적으로도 전개 가능합니다. 예를 들면, 클러스터를 렌더링팜으로써 동일 VR환경의 영상을 많은 사람에게 방송하는 시스템, 또한 동일 VR환경에서 많은 사람의 운전 시뮬레이션을 실시하여 사람과 사람의 상호 작용을 고려한 시스템등으로 적용 가능하다고 생각하고 있습니다. |
