Many contemporary types of 3D design software use some form of environment mapping, where the environment surrounding the 3D object is rendered to create a panoramic view similar to what we would see in the real world. This not only serves to make the scene look more realistic, but also helps to calculate light effects within the scene. Although environment mapping has been around for a while, and today's methods are highly optimized, they are still not trivially cheap to do, especially on lower end hardware. Our thesis investigates how an environment mapping method currently in use by our client can be further optimized. This optimization intends to serve two main purposes - to improve performance for clients with lower quality hardware and to allow users to increase texture resolution without extra cost on performance. Two alternative methods are presented, both based somewhat loosely on the idea of occlusion culling. The two approaches are then tested and compared to the original solution in terms of speed, memory utilization and network performance. Although both approaches show promise and outperform the original solution in some of the tests, they still lack the versatility of the original solution and suffer from some major flaws, making them less appealing alternatives for the general customer. The first approach managed to perform well in all three areas of measurement, but suffers a drawback which limits its use in a real-world scenario. The second approach did not have the same drawback which may make it a more viable option. However, the results of the second approach were not as positive as the first one. With that said, it showed some promise for users who do their rendering on a separate server. While this solution may not yet be viable for the general user, it may serve well for users with more unique needs. To make this approach a viable solution for the general user improvements in regards to rendering speed and GPU utilization will have to be investigated further.

[pt] Neste trabalho aplicamos o método de oclusão implícita para acelerar o tempo de cálculo e renderização de isosuperfícies em dados volumétricos regulares. Dado um campo escalar contínuo f sobre um domínio D (onde Dé convexo) e um isovalor w, a oclusão implícita explora a continuidadede f para determinar os limites de visibilidades sem a necessidade de calcular a isosuperfície explicitamente. Aplicamos esta técnica para obter também as silhuetas visíveis das isosuperfícies. / [en] In this work we apply the Implicit Occluders method for optimizing the computation and rendering of isosurfaces in regular volumetric data. Given a continuous scalar field f over a domain D and an isovalue w, Implicit Occluders exploits the continuity of f to determine visibility bounds without the need for computing the isosurface explicitly. We apply this technique to obtain also the visible silhouettes of isosurfaces.

This research focuses on the utilization of occlusion culling for the real-time visualization of distributed virtual urban environments. Today&#039 / s graphics hardware renders all the primitives in any order and uses z-buffer to determine which primitives are visible on a per-pixel basis. However, visibility is computed in the last stage of rendering pipeline and every rendered primitive is not visible in the final image. Early culling of the invisible primitives in a complex scene is valuable for efficiency in the conventional rendering pipeline. This may reduce the number of primitives that will be processed in the rest of the pipeline. In this thesis, we propose an efficient visibility estimation method for distributed virtual urban environments. The proposed method is based on occlusion culling to identify and cull the occluded parts of the scene. This not only computes conservative potential visible set (PVS) for each client but also assures the computed PVS to be available at the client on-time and reduces the network traffic by grouping the clients which may see each others dynamically.

Uždengtos geometrijos atrinkimas – tai būdas nustatyti geometriją, kuri yra uždengta su kita geometrija ir dėl to gali būti nevaizduojama, nes neturės jokios įtakos vaizduojamam paveikslui. Tokios geometrijos nevaizdavimas didina vaizdavimo procedūros našumą. Egzistuoja eilė uždengtos geometrijos nustatymo būdų, iš kurių vienas yra hierarchinis uždengtos geometrijos atrinkimo algoritmas. Šiame darbe yra analizuojami uždengtos geometrijos nustatymo būdai bei nagrinėjamos pasirinkto algoritmo veikimo spartinimo galimybės panaudojus DirectCompute technologiją. Ši technologija yra Microsoft DirectX 11 bibliotekų rinkinio dalis, kuri leidžia panaudoti grafinį procesorių bendro pobūdžio skaičiavimams. Darbe iškeltų tikslų pasiekimui yra realizuotos kelios bazinės algoritmo versijos modifikacijos, atliekami modifikuotų versijų veikimo laiko bei įvairių veikimo laiką įtakojančių faktorių tyrimai. Yra aptariami gauti rezultatai bei pateikiamos išvados. / Occlusion culling is a method, which task is to determine geometry occluded with other geometry. Rendering this geometry is useless because it wouldn’t impact rendered picture in any way, so discarding it will improve render time. There are various methods to determine occluded geometry and hierarchical occlusion culling is one of them. This document contains a short summary of these methods, but it’s mainly focused on improving hierarchical occlusion culling algorithm performance by making use of DirectCompute technology. This technology is a part of Microsoft DirectX 11 API, which helps the developer to use graphics processor for general-purpose computation. Main goal is reached by performing in-depth analysis of implemented hierarchical occlusion culling algorithm modifications. This analysis consists of both general performance and various performance-related analyses. Further down the road conclusions and recommendations are given based on performed work and overall results.

In this report, an object-space solution to occluder fusion of OBB occluders is explored. Two different approaches are considered were the object-space fusion is reduced to a 2D problem. The first approach finds axis-aligned silhouettes within the projection of occluder OBBs which are then fused together creating large axis-aligned silhouettes. The other approach creates concave hulls of the projected OBB silhouettes from which convex inscribed silhouettes are then found. These silhouettes are then converted back to object-space where shadow frusta created around the silhouettes are used for the culling operation. The effectiveness of the two approaches is evaluated considering the amount of culled geometry. It is shown that fused convex silhouettes are needed to produce competitive results.

La synthèse d'images, qui consiste à développer des algorithmes pour générer des images à l'aide d'un ordinateur, est devenue incontournable dans de nombreuses disciplines. Les méthodes d'affichage interactives permettent à l'utilisateur d'explorer des environnements virtuels en réalisant l'affichage des images à une cadence suffisamment élevée pour donner une impression de continuité et d'immersion. Malgré les progrès réalisés par le matériel, de nouveaux besoins supplantent toujours les capacités de traitement, et des techniques d'accélération sont nécessaires pour parvenir à maintenir une cadence d'affichage suffisante. Ce travail s'inscrit précisemment dans ce cadre. Il est consacré à la problématique de l'élimination efficace des objets masqués, en vue d'accélérer l'affichage de scènes complexes. Nous nous sommes plus particulièrement intéressé aux méthodes de précalcul, qui effectuent les calculs coûteux de visibilité durant une phase de prétraitement et les réutilisent lors de la phase de navigation interactive. Les méthodes permettant un précalcul complet et exact sont encore hors de portée à l'heure actuelle, c'est pourquoi des techniques approchées leur sont préférée en pratique. Nous proposons trois méthodes de ce type. La première, présentée dans le chapitre 4, est un algorithme permettant de déterminer de manière exacte si deux polygones convexes sont mutuellement visibles, lorsque des écrans sont placés entre eux. Nos contributions principales ont été de simplifier cette requête, tant du point de vue théorique que du point de vue de l'implémentation, ainsi que d'accélérer son temps moyen d'exécution à l'aide d'un ensemble de techniques d'optimisation. Il en résulte un algorithme considérablement plus simple à mettre en oeuvre que les algorithmes exacts existant dans la littérature. Nous montrons qu'il est également beaucoup plus efficace que ces derniers en termes de temps de calcul. La seconde méthode, présentée dans le chapitre 5, est une approche originale pour encoder l'information de visibilité, qui consiste à stocker l'ombre que générerait chaque objet de la scène s'il était remplacé par une source lumineuse. Nous présentons une analyse des avantages et des inconvénients de cette nouvelle représentation. Finalement, nous proposons dans le chapitre 6 une méthode de calcul de visibilité adaptée aux scènes d'intérieur. Dans ce type d'environnements, les graphes cellules-portails sont très répandus pour l'élimination des objets masqués, en raison de leur faible coût mémoire et de leur grande efficacité. Nous reformulons le problème de la génération de ces graphes en termes de segmentation d'images, et adaptons un algorithme classique, appelé «watershed», pour les obtenir de manière automatique. Nous montrons que la décomposition calculée de la sorte est proche de la décomposition classique, et qu'elle peut être utilisée pour l'élimination des objets masqués.

La synthèse d'images, qui consiste à développer des algorithmes pour générer des images à l'aide d'un ordinateur, est devenue incontournable dans de nombreuses disciplines. <p><p>Les méthodes d'affichage interactives permettent à l'utilisateur d'explorer des environnements virtuels en réalisant l'affichage des images à une cadence suffisamment élevée pour donner une impression de continuité et d'immersion. Malgré les progrès réalisés par le matériel, de nouveaux besoins supplantent toujours les capacités de traitement, et des techniques d'accélération sont nécessaires pour parvenir à maintenir une cadence d'affichage suffisante. Ce travail s'inscrit précisemment dans ce cadre. Il est consacré à la problématique de l'élimination efficace des objets masqués, en vue d'accélérer l'affichage de scènes complexes. Nous nous sommes plus particulièrement intéressé aux méthodes de précalcul, qui effectuent les calculs coûteux de visibilité durant une phase de prétraitement et les réutilisent lors de la phase de navigation interactive. Les méthodes permettant un précalcul complet et exact sont encore hors de portée à l'heure actuelle, c'est pourquoi des techniques approchées leur sont préférée en pratique. Nous proposons trois méthodes de ce type.<p><p>La première, présentée dans le chapitre 4, est un algorithme permettant de déterminer de manière exacte si deux polygones convexes sont mutuellement visibles, lorsque des écrans sont placés entre eux. Nos contributions principales ont été de simplifier cette requête, tant du point de vue théorique que du point de vue de l'implémentation, ainsi que d'accélérer son temps moyen d'exécution à l'aide d'un ensemble de techniques d'optimisation. Il en résulte un algorithme considérablement plus simple à mettre en oeuvre que les algorithmes exacts existant dans la littérature. Nous montrons qu'il est également beaucoup plus efficace que ces derniers en termes de temps de calcul.<p><p><p>La seconde méthode, présentée dans le chapitre 5, est une approche originale pour encoder l'information de visibilité, qui consiste à stocker l'ombre que générerait chaque objet de la scène s'il était remplacé par une source lumineuse. Nous présentons une analyse des avantages et des inconvénients de cette nouvelle représentation. <p><p>Finalement, nous proposons dans le chapitre 6 une méthode de calcul de visibilité adaptée aux scènes d'intérieur. Dans ce type d'environnements, les graphes cellules-portails sont très répandus pour l'élimination des objets masqués, en raison de leur faible coût mémoire et de leur grande efficacité. Nous reformulons le problème de la génération de ces graphes en termes de segmentation d'images, et adaptons un algorithme classique, appelé «watershed», pour les obtenir de manière automatique. Nous montrons que la décomposition calculée de la sorte est proche de la décomposition classique, et qu'elle peut être utilisée pour l'élimination des objets masqués.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished