Visualización 3D de terrenos multirresolución

Título:

Visualización 3D de terrenos multirresolución

Autor:

Borrelli, Lucas Federico

Otros autores / Colaboradores:

 Abásolo Guerrero, María José; [ Director/a] 

Temas:

GRÁFICOS 3D; 

URL:

,

Palabras clave:

terrenos, multirresolución, shaders, teselado, 

Nota de tesis:

Tesina (Licenciatura en Sistemas) - Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Informática, 2014.

Extensión:

vi, 146 p. : il.col. + 1 CD-ROM

Resumen:

Los algoritmos diseñados para representar y visualizar terrenos en mundos virtuales 3D son muy importantes en aplicaciones como sistemas de información geográfica, simuladores de vuelo o de entrenamiento, videojuegos, etc. El principal desafío radica en alcanzar la performance necesaria para una visualización en tiempo real de grandes extensiones de terreno. Las técnicas desarrolladas aplican el concepto de multirresolución para reducir la complejidad del modelo de terrenos. El propósito de este trabajo ha sido desarrollar un algoritmo multirresolución eficiente que utilice los últimos avances del hardware gráfico, la GPU (Graphics Processing Unit). Estos avances son muy relevantes respecto de la multirresolución, ya que permiten generar representaciones simplificadas en tiempo real. Este trabajo presenta un algoritmo de visualización de terrenos basado en el algoritmo CDLOD. En su diseño se aplica un criterio más preciso de selección de nivel de detalle, el cual considera la rugosidad particular de cada zona del terreno en base a la percepción que el usuario tendrá de las mismas. Además, se incorporan las capacidades de teselado por hardware de la GPU correspondientes al Shader Model 5, y se implementa un mecanismo de geomorphing para suavizar las transiciones entre niveles de detalle.

Puede solicitar más fácilmente el ejemplar con: TES 14/17

ÍNDICE
RESUMEN 
ABSTRACT 
INTRODUCCIÓN
MODELOS DE TERRENOS MULTIRRESOLUCIÓN
Motivación 
Objetivos y contribución esperada 
Organización del presente informe 
Modelado digital de elevaciones 
Triangulaciones 
Triangulaciones irregulares 
Triangulaciones regulares y jerárquicas 
Texturas 
Multirresolución 
Qué es la multirresolución 
Métodos de refinamiento y simplificación
Determinación del nivel de detalle
Transición entre niveles de detalle 
GPU (GRAPHICS PROCESSING UNIT) 
El pipeline gráfico 
Qué es el pipeline gráfico
Primitivas geométricas 
Transformaciones espaciales 
Recorte y Mapeo a pantalla
Rasterización y Mezcla 
LA GPU 
Qué es la GPU 
Interfaces de programación 
Shaders 
Shader Model
El pipeline gráfico de DirectX  
Input Assembler
Vertex Shader 
Teselado 
Geometry Shader
Rasterizer 
Pixel Shader 
Output Merger
ALGORITMOS DE VISUALIZACIÓN DE TERRENOS 
View frustum culling
Geomorphing 
Algoritmos de visualización de terrenos Pre-GPU 
“Real-Time, Continuous Level of Detail Rendering of Height Fields” 
“ROAMing Terrain: Real-time Optimally Adapting Meshes” 
“Smooth View-Dependent Level-of-Detail Control and its Application to Terrain Rendering”
“Real-Time Generation of Continuous Levels of Detail for Height Fields”
Resumen de algoritmos Pre-GPU 
Algoritmos Post-GPU 
Geometrical Mipmapping 
Chunked LOD 
Geometry Clipmaps 
CDLOD 
Resumen de algoritmos Post-GPU 
DISEÑO DEL ALGORITMO 
Técnicas comunes 
Motivación del diseño 
Representación del terreno multirresolución 
Representación Quadtree 
Recorrido del quadtree 
Selección de nivel de detalle 
Error de aproximación geométrica δ 
Proyección en espacio de pantalla ε 
Renderización 
Prevención de grietas entre bloques
Geomorphing
IMPLEMENTACIÓN Y PRUEBA 
Acerca de la implementación 
Preprocesamiento y visualización 
Detalles de implementación 
Preprocesamiento 
Carga del heightmap 
Construcción del quadtree 
Cálculo de error de aproximación geométrica 
Corrección de coeficientes 
Almacenamiento del quadtree 
Visualización 
Carga del quadtree y heightmap
Definición de la geometría 
Captura de entrada 
 Actualización del punto de observación 
Recolección de nodos 
Ejecución del pipeline 
Comunicación CPU-GPU
Vertex shader 
Hull shader 
Domain shader 
Pixel shader 
Resultados obtenidos 
 Evaluación cualitativa 
Performance 
Configuración de los tests 
Resultados obtenidos 
Consideraciones finales 
Conclusiones 
Trabajos futuros
BIBLIOGRAFÍA
Apéndice A - DOCUMENTACIÓN DE CLASES
Apéndice B - MANUAL DE USUARIO