Fraunhofer-Gesellschaft

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Effiziente Strahlschnittberechnung für Unterteilungsflächen mit Hilfe von View-Dependent-Patches

 
: Cetti, Markus
: Techmann, Torsten

Darmstadt, 2007, 56 pp.
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2007
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
ray tracing; subdivision surface; approximation

Abstract
Das Verfahren der Strahlverfolgung ist im Bereich der realistischen Bildsynthese das am meisten verwendete Verfahren. Es stellt nur relativ abstrakte Anforderungen an die zu verarbeitende Geometrie, wodurch es sich sehr flexibel einsetzen lässt. Letztlich wird jede Verarbeitung von Geometrie auf das Problem der Schnittpunktberechnung zwischen beliebiger Geometrie und Strahlen bzw. Halbgeraden zurückgeführt. Auf der anderen Seite stellen Unterteilungsflächen ein verbreitetes Verfahren zur Modellierung und Beschreibung von Oberflächen dar.
Um den Schnitt zwischen einem Strahl und einer Unterteilungsfläche zu berechnen, wird bei allen gängigen Verfahren die Unterteilungsfläche "ausreichend fein" in Polygone unterteilt, üblicherweise Drei- oder Vierecke, mit denen der Strahlschnitt dann direkt durchgeführt werden kann. Dabei steigt die Anzahl der erzeugten Polygone exponentiell mit der Unterteilungstiefe an.
Zur Beschleunigung dieses Strahlschnitts wird ein Verfahren vorgestellt, das Unterteilungsflächen durch gebogene Flächenstücke, die View-Dependent-Patches, anstelle von Polygonen annähert. Dies wird erreicht, indem derselbe Oberflächenbereich, der sonst durch eine Vielzahl von Polygonen repräsentiert würde, nur durch wenige gebogene Flächenstücke angenähert wird. Effektiv wird so die durchschnittliche Unterteilungstiefe herabgesetzt, was in der Praxis zu weniger Schnittberechnungen und weniger Speicherverbrauch führt.

 

In the domain of photo-realistic rendering raytracing is the technique most prominent. Having vastly abstract requirements on the handled geometry, raytracing is well suited for miscellaneous applications. Any processing of arbitrary geometry is ultimately reduced to the computation of points of intersection between the geometry and rays. On the other hand subdivision surfaces are a very prominent technique for defining and modelling geometry.
All established implementations of subdivision surfaces compute the intersection between a ray and a subdivision surface by approximating the actual surface with a "sufficiently high" amount of polygons, commonly triangles or quadrilaterals. This amount increases exponentially in respect to the number of subdivision-steps.
A technique will be presented, in which the computation of such intersections is accelerated by using bended surface patches, so called view-dependent-patches, instead of flat polygons. More precisely a part of a surface that would ordinarily be approximated by a lot of polygons is approximated by just few view-dependent-patches. That way the average subdivision-depth is decreased, which leads to fewer computations of intersections and less memory consumption.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-74295.html