Потенциально видимый набор
В 3D-графике компьютерной потенциально видимые наборы используются для ускорения рендеринга 3D -среды. Они представляют собой форму отсеивания окклюзии , при которой набор кандидатов потенциально видимых многоугольников предварительно вычисляется, а затем индексируется во время выполнения, чтобы быстро получить оценку видимой геометрии . Термин PVS иногда используется для обозначения любого алгоритма отсеивания окклюзии (поскольку, по сути, это то, что вычисляют все алгоритмы окклюзии), хотя почти во всей литературе он используется конкретно для обозначения алгоритмов отсеивания окклюзии, которые предварительно вычисляют видимые множества. и свяжем эти наборы с регионами в пространстве. Чтобы создать эту ассоциацию, ( камеры пространство обзора набор точек, из которых камера может отображать изображение) обычно подразделяется на (обычно выпуклые ) области, и для каждой области вычисляется PVS.
Преимущества против стоимости
[ редактировать ]Преимущества разгрузки видимости в качестве предварительного процесса заключаются в следующем:
- Приложению просто нужно найти предварительно вычисленный набор по его позиции просмотра. Этот набор может быть дополнительно уменьшен путем отсеивания усеченного конуса . С вычислительной точки зрения это намного дешевле, чем вычислять видимость на основе окклюзии в каждом кадре.
- В рамках времени время ограничено. Только 1/60 секунды (при условии, что частота кадров составляет 60 Гц) доступна для определения видимости, подготовки к рендерингу (при условии графического оборудования), искусственного интеллекта, физики или любого другого кода, специфичного для приложения. Напротив, автономная предварительная обработка потенциально видимого набора может занять столько времени, сколько необходимо для расчета точной видимости.
Недостатки:
- Существуют дополнительные требования к хранению данных PVS.
- Время предварительной обработки может быть длительным или неудобным.
- Невозможно использовать для полностью динамичных сцен.
- Видимое множество для региона в некоторых случаях может быть намного больше, чем для точки.
Основная проблема
[ редактировать ]Тогда основной проблемой при вычислении PVS становится следующее: вычислить набор многоугольников, которые могут быть видны из любого места внутри каждой области набора многогранных областей.
Существуют различные классификации алгоритмов PVS в зависимости от типа набора видимости, который они вычисляют. [1] [2]
Консервативные алгоритмы
[ редактировать ]Они постоянно переоценивают видимость, так что ни один видимый треугольник не может быть пропущен. Конечным результатом является то, что ошибка изображения невозможна, однако можно сильно переоценить видимость, что приведет к неэффективному рендерингу (из-за рендеринга невидимой геометрии). В исследованиях консервативных алгоритмов основное внимание уделяется максимальному слиянию окклюдеров , чтобы уменьшить эту переоценку. Список публикаций по этому типу алгоритмов обширен – хорошие обзоры на эту тему включают Cohen-Or et al. [2] и Дюран. [3]
Агрессивные алгоритмы
[ редактировать ]Они постоянно занижают видимость, так что в наборе PVS не существует избыточных (невидимых) полигонов, хотя можно пропустить действительно видимый полигон, что приведет к ошибкам изображения. Основное внимание при агрессивном исследовании алгоритмов уделяется уменьшению потенциальной ошибки. [4] [5]
Приблизительные алгоритмы
[ редактировать ]Это может привести как к избыточности, так и к ошибкам изображения. [6]
Точные алгоритмы
[ редактировать ]Они обеспечивают оптимальные наборы видимости, при которых нет ошибок изображения и избыточности. Однако их сложно реализовать, и они обычно работают намного медленнее, чем другие алгоритмы видимости на основе PVS. Теллер рассчитал точную видимость сцены, разделенной на ячейки и порталы. [7] (см. также рендеринг портала ).
Первые универсальные 3D-решения были представлены в 2002 году Ниренштайном и др. [1] и Биттнер. [8] Хаумонт и др. [9] значительно улучшить производительность этих методов. Биттнер и др. [10] решить проблему городских сцен в формате 2.5D. Работа Дюрана над комплексом 3D-видимости и скелетом 3D-видимости, хотя и не совсем связана с вычислениями PVS, [3] обеспечивает превосходную теоретическую базу по аналитической видимости.
Видимость в 3D по своей сути является четырехмерной проблемой. Чтобы решить эту проблему, решения часто выполняются с использованием координат Плюкера , которые эффективно линеаризуют задачу в пятимерном проективном пространстве . В конечном итоге эти проблемы решаются с помощью многомерной конструктивной твердотельной геометрии .
Вторичные проблемы
[ редактировать ]Некоторые интересные второстепенные проблемы включают в себя:
- Вычислите оптимальное подразделение, чтобы максимизировать отсечение видимости. [7] [11] [12]
- Сжимайте данные видимого набора, чтобы минимизировать накладные расходы на хранение. [13]
Варианты реализации
[ редактировать ]- Часто нежелательно или неэффективно просто вычислять видимость на уровне треугольника. Графическое оборудование предпочитает, чтобы объекты были статичными и оставались в видеопамяти. Поэтому, как правило, лучше рассчитывать видимость для каждого объекта отдельно и подразделять любые объекты, которые могут быть слишком большими, по отдельности. Это добавляет консервативности, но преимуществом является лучшее использование оборудования и сжатие (поскольку данные видимости теперь относятся к каждому объекту, а не к каждому треугольнику).
- Вычисление видимости ячейки или сектора также является преимуществом, поскольку, определяя видимые области пространства , а не видимые объекты, можно не только отсеивать статические объекты в этих регионах, но и динамические объекты.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б С. Ниренштейн, Э. Блейк и Дж. Гейн. Точный отбор видимости из региона , В материалах 13-го семинара по рендерингу, страницы 191–202. Ассоциация еврографики, июнь 2002 г.
- ^ Jump up to: а б Коэн-Ор, Д.; Хрисанту, ЮЛ; Сильва, Коннектикут; Дюран, Ф. (2003). «Обзор видимости пошаговых приложений». Транзакции IEEE по визуализации и компьютерной графике . 9 (3): 412–431. CiteSeerX 10.1.1.148.4589 . дои : 10.1109/TVCG.2003.1207447 .
- ^ Jump up to: а б 3D-видимость: аналитическое исследование и приложения , Фредо Дюран, докторская диссертация, Университет Жозефа Фурье, Гренобль, Франция, июль 1999 г. тесно связана с точными вычислениями видимости.
- ^ Шон Ниренстейн и Эдвин Блейк, Аппаратная ускоренная предварительная обработка видимости с использованием адаптивной выборки , Методы рендеринга 2004: Материалы 15-го симпозиума Eurographics по рендерингу, 207–216, Норчепинг, Швеция, июнь 2004 г.
- ^ Вонка, П.; Виммер, М.; Чжоу, К.; Майерхофер, С.; Хесина, Г.; Решетов, А. (июль 2006 г.). Управляемая выборка видимости . Труды ACM SIGGRAPH 2006. Vol. 25. С. 494–502. дои : 10.1145/1179352.1141914 . ISBN 978-1595933645 . S2CID 9218485 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Гоцман, К.; Сударский О.; Фейман, Дж. А. (октябрь 1999 г.). «Оптимизированное отсечение окклюзии с использованием пятимерного подразделения» (PDF) . Компьютеры и графика . 23 (5): 645–654. дои : 10.1016/S0097-8493(99)00088-6 .
- ^ Jump up to: а б Сет Теллер, Вычисления видимости в плотно закрытых многогранных средах (часть 2 из 3) (докторская диссертация, Беркли, 1992 г.)
- ^ Иржи Биттнер. Иерархические методы расчета видимости , Кандидатская диссертация. Департамент компьютерных наук и инженерии. Чешский технический университет в Праге. Представлено в октябре 2002 г., защищено в марте 2003 г.
- ^ Денис Хаумонт, Отсо Мякинен и Шон Ниренштайн (июнь 2005 г.). Низкоразмерная структура для точных запросов окклюзии между полигонами . Техники рендеринга 2005: Материалы 16-го симпозиума Eurographics по рендерингу, Констанц, Германия. стр. 211–222. CiteSeerX 10.1.1.66.6371 . doi : 10.2312/EGWR/EGSR05/211-222 .
- ^ Иржи Биттнер; Питер Вонка и Майкл Виммер (2005). «Быстрая точная видимость региона в городских сценах» (PDF) . В материалах симпозиума Eurographics по рендерингу : 223–230. doi : 10.2312/EGWR/EGSR05/223-230 . S2CID 9126258 .
- ^ Д. Хомонт, О. Дебейр и Ф. Силлион (сентябрь 2003 г.). «Объемное создание ячеек и порталов». Графический форум 22 (3): 303–312. CiteSeerX 10.1.1.163.6834 . дои : 10.1111/1467-8659.00677 . S2CID 14281909 .
- ^ Оливер Матташ; Иржи Биттнер; Майкл Виммер (2006). «Адаптивная конструкция ячейки представления, управляемая видимостью». Материалы симпозиума Eurographics по рендерингу : 195–205. CiteSeerX 10.1.1.67.6705 . doi : 10.2312/EGWR/EGSR06/195-205 . S2CID 17919019 .
- ^ Мишель ван де Панн и А. Джеймс Стюарт (июнь 1999 г.). «Эффективные методы сжатия для предварительно вычисленной видимости». Еврографический семинар по рендерингу : 305–316. CiteSeerX 10.1.1.116.8940 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]Цитируемые страницы автора (включая публикации):
Другие ссылки: