Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-4020
Delonge, Frank
Betrachtungsabhängige Visualisierung von Höhenfeldern mittels Wavelet-basierter Methoden zur Detailkontrolle
VIII, 74 S., 2003

Das Leistungsvermögen moderner Grafikworkstations hat in den letzten Jahren enorm zugenommen, die Darstellung mehrerer tausend gefüllter Polygone in interaktiven Bild-wiederholungsraten ist mittlerweile sogar auf Heim-PCs möglich. Mit wachsender Gra-fikleistung ist jedoch auch die Größe der zu visualisierenden Modelldaten gewachsen, so dass in vielen grafischen Anwendungen die zu visualisierende Datenflut die Kapazität der Grafikhardware immer noch bei weitem überschreitet .

Diese Problematik trifft insbesondere auf Höhenfelder, d.h . Höhendaten bzgl. eines regu-lären Gitters, zu: Realistische Modelle bestehen größenordnungsmäßig aus 100.000.000 Gitterpunkten, die Bildaufbauzeit der triangulierten Oberfläche beträgt auf einem gut aus-gebautem PC ca. 20 Sekunden, wenn man das Modell unsimplifiziert darstellt. Um ein interaktives Arbeiten mit den Daten zu ermöglichen, müssen jedoch mindestens 25 Bilder pro Sekunde erzeugt werden, womit pro Einzelbild maximal 40ms zum Bildaufbau zur Verfügung stehen.

Um Modelle dieser Größe dennoch interaktiv darstellen zu können, ist eine Simplifizie-rung der Datenmenge unumgänglich . Zwar muss die Komplexität der Oberflächenap-proximation um Größenordnungen verringert werden, dennoch sollte sich dies möglichst geringfügig aufdie Bildqualität auswirken. Diese Arbeit stellt ein gut skalierbares Verfah-ren auf Basis von Wavelet-Transformationen mit betrachtungsabhängigen Fehlermaßen vor, mit dem die nötige Reduktion des Datenpunkte in Echtzeit möglich ist. Außerdem wird auf Aspekte der Triangulierung und der Darstellung eingegangen.

The performance of modern graphic workstations has increased a lot during the last years, now supporting the display ofthousands offilled polygons at interactive frame rates using normal PC hardware . With growing graphic performance model complexity has also in-creased, so that in many graphical applications the data size still sustancially exceeds the capacity of the graphics hardware .

This problem becomes particullary apparent when considering height fields, i.e . height values with respect to a regular grid : The unsimplified display of the triangulated surface of a realistic model which consist of up to 100 million gridpoints takes roughly about 20 seconds an a state-of-the-alt graphic PC. However, interactive data handling requires at least 25 frames per second, resulting in a maximum display time of 40ms per single image.

Nevertheless, in order to visualize large data sets interatively, methods to simplify the sce-ne complexity are needed. Although these methods must reduce the number of triangles representing the surface by orders of magnitude, their impact an the image quality should be barely noticeable . In this work, a well scalable framework of algorithms based an wa-velet transformations with view dependant error metrics is presented, allowing for the neccessary reduction of data points in real time. Also, consecutive aspects of triangultion and rendering are discussed.

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Letzte Änderung: 07.06.2022