Adaptive Vereinfachung von Dreiecksnetzen in Echtzeit

Dreiecksnetze stellen in der Computergraphik eine häufig angewandte Repräsentation von 3-dimensionalen Objekten dar, indem die Objektoberfläche durch Dreiecke angenähert wird. Eine große Menge an Dreiecken erlaubt die Abbildung einer Vielzahl an Details, jedoch mit dem Nachteil eines hohen Berechnungsaufwandes bei der Bilderzeugung. Verfahren zur Reduktion der Dreieckszahl werden seit langem erforscht. Sie kommen zum Einsatz, um Annäherungen von polygonalen Modellen zu errechnen, die weniger Zeit für die Bilderzeugung in Anspruch nehmen. Unter Zuhilfenahme der Kapazitäten moderner Graphikprozessoren werden Algorithmen entwickelt, die eine Vereinfachung eines Dreiecksnetzes zur Laufzeit, also vor der Bilderzeugung, berechnen. In dieser Arbeit wird ein neuartiger, paralleler Ansatz zur Vereinfachung von Dreiecksnetzen präsentiert, der die notwendigen Operationen unter Berücksichtigung der Topologie und ohne Vorberechnung von Vereinfachungen ermittelt. Die Vereinfachungsoperatoren werden modifiziert, so dass eine große Menge von Operationen parallel auf einem Dreiecksnetz ausgeführt werden kann, ohne eine Kommunikation zwischen den individuellen Operationen zu erfordern und ohne Löcher und unerwünschte Faltungen auf der Oberfläche zu schaffen. Der hohe Grad an Parallelität der Operationen erlaubt eine effiziente Implementierung auf moderner Hardware, insbesondere die Ausnutzung moderner Graphikprozessoren, was zu einer starken Reduktion der Berechnungszeit führt. Unter diesen Aspekten ist der Einsatz in Echtzeit möglich und somit eine Vereinfachung, die Position und Blickwinkel des Betrachters in die Berechnungen einfließen lässt, um erkennbare Auswirkungen der Vereinfachung zu reduzieren. Potentielle Erweiterungen sind die Extraktion und Berücksichtigung von markanten Merkmalen eines Objekts und eine verbesserte Oberflächenanalyse bei der Auswahl von Vereinfachungsoperationen

Adaptive Vereinfachung von Dreiecksnetzen in Echtzeit

Dreiecksnetze stellen in der Computergraphik eine häufig angewandte Repräsentation von 3-dimensionalen Objekten dar, indem die Objektoberfläche durch Dreiecke angenähert wird. Eine große Menge an Dreiecken erlaubt die Abbildung einer Vielzahl an Details, jedoch mit dem Nachteil eines hohen Berechnungsaufwandes bei der Bilderzeugung. Verfahren zur Reduktion der Dreieckszahl werden seit langem erforscht. Sie kommen zum Einsatz, um Annäherungen von polygonalen Modellen zu errechnen, die weniger Zeit für die Bilderzeugung in Anspruch nehmen. Unter Zuhilfenahme der Kapazitäten moderner Graphikprozessoren werden Algorithmen entwickelt, die eine Vereinfachung eines Dreiecksnetzes zur Laufzeit, also vor der Bilderzeugung, berechnen. In dieser Arbeit wird ein neuartiger, paralleler Ansatz zur Vereinfachung von Dreiecksnetzen präsentiert, der die notwendigen Operationen unter Berücksichtigung der Topologie und ohne Vorberechnung von Vereinfachungen ermittelt. Die Vereinfachungsoperatoren werden modifiziert, so dass eine große Menge von Operationen parallel auf einem Dreiecksnetz ausgeführt werden kann, ohne eine Kommunikation zwischen den individuellen Operationen zu erfordern und ohne Löcher und unerwünschte Faltungen auf der Oberfläche zu schaffen. Der hohe Grad an Parallelität der Operationen erlaubt eine effiziente Implementierung auf moderner Hardware, insbesondere die Ausnutzung moderner Graphikprozessoren, was zu einer starken Reduktion der Berechnungszeit führt. Unter diesen Aspekten ist der Einsatz in Echtzeit möglich und somit eine Vereinfachung, die Position und Blickwinkel des Betrachters in die Berechnungen einfließen lässt, um erkennbare Auswirkungen der Vereinfachung zu reduzieren. Potentielle Erweiterungen sind die Extraktion und Berücksichtigung von markanten Merkmalen eines Objekts und eine verbesserte Oberflächenanalyse bei der Auswahl von Vereinfachungsoperationen

LED CAVE - New Dimensions for Large-scale Immersive Installations

Virtual reality is an established tool in many areas of application, including scientific visualisation. Hardware such as head-mounted displays and immersive installations can be utilised to analyse and display data. For the most part, these types of installations are based on projectors, making them complex and require a large space. We present the concept of a new CAVE system based on the latest generation of LED panels. We report our preliminary findings based on 6 months of operation. This paper focuses on the implementation, the comparison to a traditional projector-based CAVE and early user feedback. We discuss the potential future for large-scale immersive installation systems and the possibilities opened up by the advances in LED technology

Ten years Center for Immersive Visualizations - Past, Present, and Future

Virtual Reality (VR) can be found in many fields. A majority of the time this involves the use of Head-Mounted Displays (HMDs). Their alternatives, large-scale immersive 3D screens and CAVE systems, can also be found in research and offer researchers high visual quality and collaborative VR experiences. This report covers the operation and learnings from maintaining a visualization center with large-scale immersive installations over the course of ten years

Ten years of Immersive VR Installations - Past, Present, and Future

Virtual Reality (VR) has found application in many fields including art history, education, research, and smart industry. Immersive 3D screens, large-scale displays, and CAVE systems are time-tested VR installations in research and scientific visualization. In this paper, we present learnings and insights from ten years of operating and maintaining a visualization center with large-scale immersive displays and installations. Our report focuses on the installations themselves as well as the various developments of the center over time. In addition, we discuss the advantages, challenges, and future development of a location-based VR center

View-dependent triangle mesh simplification using GPU-accelerated vertex removal

We present an approach to view-dependent triangle mesh simplification based on vertex removal, which focuses on allowing the execution of a large number of operations in parallel. The individual vertex removal operations are designed to be applied without any need for communication or synchronisation between operations, thus allowing an efficient implementation on modern GPUs to reduce the computation time for the coarse mesh. Since we cannot compute the entire simplification in a single step and have to perform several iterations of parallel vertex removal, we aim to maximize the number of vertices removed from the mesh in each iteration to efficiently use the available hardware and reduce the number of necessary iterations. The removal operation is based on the half edge collapse and avoids mesh foldovers and topological inconsistencies at each step

View-dependent simplification using parallel half edge collapses

Highly detailed models are a requirement for many applications in computer graphics. The necessary level of detail, however, may vary depending on the application. To provide a tradeoff, mesh simplification is used to generate approximations of a model which can be used to reduce processing time. We present a parallel approach to triangle mesh simplification that is designed to allow fast, view-dependent simplification of manifold triangle meshes. Our approach performs a vertex analysis on every vertex of a given triangle mesh and selects a set of vertices for removal. Vertex removal is executed using the parallel half edge collapse. Based on the half edge collapse that replaces an edge with one of its endpoints, we have devised a set of boundaries that enable parallel application of half edge collapses even on neighbouring vertices. Since the mesh topology may not allow removal of all vertices marked for removal in one step, we apply multiple iterations of the parallel half edge collapse, reevaluating remaining vertices marked for removal for further improvement of results