Single-Strip Triangulation of Manifolds with Arbitrary Topology

Triangle strips have been widely used for efficient rendering. It is NP-complete to test whether a given triangulated model can be represented as a single triangle strip, so many heuristics have been proposed to partition models into few long strips. In this paper, we present a new algorithm for creating a single triangle loop or strip from a triangulated model. Our method applies a dual graph matching algorithm to partition the mesh into cycles, and then merges pairs of cycles by splitting adjacent triangles when necessary. New vertices are introduced at midpoints of edges and the new triangles thus formed are coplanar with their parent triangles, hence the visual fidelity of the geometry is not changed. We prove that the increase in the number of triangles due to this splitting is 50% in the worst case, however for all models we tested the increase was less than 2%. We also prove tight bounds on the number of triangles needed for a single-strip representation of a model with holes on its boundary. Our strips can be used not only for efficient rendering, but also for other applications including the generation of space filling curves on a manifold of any arbitrary topology.Comment: 12 pages, 10 figures. To appear at Eurographics 200

Iterative stripification of a triangle mesh: focus on data structures

In this paper we describe the data structure and some implementation details of the tunneling algorithm for generating a set of triangle strips from a mesh of triangles. The algorithm uses a simple topological operation on the dual graph of the mesh, to generate an initial stripification and iteratively rearrange and decrease the number of strips. Our method is a major improvement of a proposed one originally devised for both static and continuous level-of-detail (CLOD) meshes and retains this feature. The usage of a dynamical identification strategy for the strips allows us to drastically reduce the length of the searching paths in the graph needed for the rearrangement and produce loop-free triangle strips without any further controls and post-processing, while requiring a more sophisticated implementation to manage the search and undo operations

Interactive ray tracing of massive and deformable models

Ray tracing is a fundamental algorithm used for many applications such as computer graphics, geometric simulation, collision detection and line-of-sight computation. Even though the performance of ray tracing algorithms scales with the model complexity, the high memory requirements and the use of static hierarchical structures pose problems with massive models and dynamic data-sets. We present several approaches to address these problems based on new acceleration structures and traversal algorithms. We introduce a compact representation for storing the model and hierarchy while ray tracing triangle meshes that can reduce the memory footprint by up to 80%, while maintaining high performance. As a result, can ray trace massive models with hundreds of millions of triangles on workstations with a few gigabytes of memory. We also show how to use bounding volume hierarchies for ray tracing complex models with interactive performance. In order to handle dynamic scenes, we use refitting algorithms and also present highly-parallel GPU-based algorithms to reconstruct the hierarchies. In practice, our method can construct hierarchies for models with hundreds of thousands of triangles at interactive speeds. Finally, we demonstrate several applications that are enabled by these algorithms. Using deformable BVH and fast data parallel techniques, we introduce a geometric sound propagation algorithm that can run on complex deformable scenes interactively and orders of magnitude faster than comparable previous approaches. In addition, we also use these hierarchical algorithms for fast collision detection between deformable models and GPU rendering of shadows on massive models by employing our compact representations for hybrid ray tracing and rasterization

Compactaçao eficiente da geometria de malhas triangulares

Orientador: Hélio PedriniDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Exatas, Programa de Pós-Graduaçao em Informática. Defesa: Curitiba, 2005Inclui bibliografi

Ein leistungsfähiges System zur Online-Präsentation von Sequenzen komplexer virtueller 3D-Szenen

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Parallel Mesh Processing

Die aktuelle Forschung im Bereich der Computergrafik versucht den zunehmenden Ansprüchen der Anwender gerecht zu werden und erzeugt immer realistischer wirkende Bilder. Dementsprechend werden die Szenen und Verfahren, die zur Darstellung der Bilder genutzt werden, immer komplexer. So eine Entwicklung ist unweigerlich mit der Steigerung der erforderlichen Rechenleistung verbunden, da die Modelle, aus denen eine Szene besteht, aus Milliarden von Polygonen bestehen können und in Echtzeit dargestellt werden müssen. Die realistische Bilddarstellung ruht auf drei Säulen: Modelle, Materialien und Beleuchtung. Heutzutage gibt es einige Verfahren für effiziente und realistische Approximation der globalen Beleuchtung. Genauso existieren Algorithmen zur Erstellung von realistischen Materialien. Es gibt zwar auch Verfahren für das Rendering von Modellen in Echtzeit, diese funktionieren aber meist nur für Szenen mittlerer Komplexität und scheitern bei sehr komplexen Szenen. Die Modelle bilden die Grundlage einer Szene; deren Optimierung hat unmittelbare Auswirkungen auf die Effizienz der Verfahren zur Materialdarstellung und Beleuchtung, so dass erst eine optimierte Modellrepräsentation eine Echtzeitdarstellung ermöglicht. Viele der in der Computergrafik verwendeten Modelle werden mit Hilfe der Dreiecksnetze repräsentiert. Das darin enthaltende Datenvolumen ist enorm, um letztlich den Detailreichtum der jeweiligen Objekte darstellen bzw. den wachsenden Realitätsanspruch bewältigen zu können. Das Rendern von komplexen, aus Millionen von Dreiecken bestehenden Modellen stellt selbst für moderne Grafikkarten eine große Herausforderung dar. Daher ist es insbesondere für die Echtzeitsimulationen notwendig, effiziente Algorithmen zu entwickeln. Solche Algorithmen sollten einerseits Visibility Culling1, Level-of-Detail, (LOD), Out-of-Core Speicherverwaltung und Kompression unterstützen. Anderseits sollte diese Optimierung sehr effizient arbeiten, um das Rendering nicht noch zusätzlich zu behindern. Dies erfordert die Entwicklung paralleler Verfahren, die in der Lage sind, die enorme Datenflut effizient zu verarbeiten. Der Kernbeitrag dieser Arbeit sind neuartige Algorithmen und Datenstrukturen, die speziell für eine effiziente parallele Datenverarbeitung entwickelt wurden und in der Lage sind sehr komplexe Modelle und Szenen in Echtzeit darzustellen, sowie zu modellieren. Diese Algorithmen arbeiten in zwei Phasen: Zunächst wird in einer Offline-Phase die Datenstruktur erzeugt und für parallele Verarbeitung optimiert. Die optimierte Datenstruktur wird dann in der zweiten Phase für das Echtzeitrendering verwendet. Ein weiterer Beitrag dieser Arbeit ist ein Algorithmus, welcher in der Lage ist, einen sehr realistisch wirkenden Planeten prozedural zu generieren und in Echtzeit zu rendern