Despliegue de Volúmenes

Presentación del tema: "Despliegue de Volúmenes"— Transcripción de la presentación:

1 Despliegue de Volúmenes
Laboratorio de Computación Grafica Universidad Central de Venezuela Despliegue de Volúmenes Ernesto Coto

2 Contenido Introducción Ecuación de composición volumétrica Ray Casting
Composición de Planos Aceleración por hardware Ernesto Coto - Volume Rendering

3 Conocimientos Previos
Despliegue de Objetos 3D Geometría básica Interpolación Mapeo de Texturas Subdivisión Espacial Ernesto Coto - Volume Rendering

4 Introducción Un Volumen es un arreglo tridimensional de voxeles
El Voxel es un cubo y es el elemento básico de un volumen Voxel Volumen Ernesto Coto - Volume Rendering

5 Introducción Volume Rendering (Despliegue de Volúmenes) consiste en visualizar los datos basados en voxeles en una imagen Ernesto Coto - Volume Rendering

6 Introducción Volume Rendering es la simulación aproximada de la propagación de la luz a través de un medio representado por el volumen Plano Imagen Volumen Rayo De Luz Ojo Píxel Ernesto Coto - Volume Rendering

7 Ecuación de Composición Volumétrica
Plano Imagen Volumen D Rayo De Luz Ojo Píxel Ernesto Coto - Volume Rendering

8 Ecuación de Composición Volumétrica
Plano Imagen Volumen D Rayo De Luz Cn  n Ojo C0 0 C1  1 C2  2 Píxel Ernesto Coto - Volume Rendering

9 Ecuación de Composición Volumétrica
Plano Imagen Volumen D Rayo De Luz Ojo Píxel Ernesto Coto - Volume Rendering

10 Tipos de VR Hay dos categorías de algoritmos de Volume Rendering:
Orden de Imagen Orden de Objeto Orden de Objeto Orden de Imagen Voxel Píxel Ernesto Coto - Volume Rendering

11 Ray Casting Para cada píxel en la imagen, lanzar un rayo a través del volumen Acumular el color de un píxel de acuerdo al color y transparencia del voxel Plano Imagen Rayo Ojo Ernesto Coto - Volume Rendering

12 Ray Casting La acumulación del color se realiza usando la ecuación i ci Ernesto Coto - Volume Rendering

13 Ray Casting La acumulación se realiza de adelante hacia atrás
Complejidad = Imagen * Profundidad Plano Imagen Rayo Ojo Ernesto Coto - Volume Rendering

14 Ray Casting Mejoras de rendimiento Terminación temprana del rayo
Si la atenuación del rayo alcanza cierto umbral, no es necesario seguir acumulando color Ernesto Coto - Volume Rendering

15 Ray Casting Mejoras de rendimiento Usar Octrees
Representar un grupo de voxeles transparentes con un simple nodo en el octree Ernesto Coto - Volume Rendering

16 Ray Casting Mejoras de rendimiento Métodos de Intervalos
Muestrear cada k voxeles Muestrear algunos puntos en la imagen, y luego interpolar el resto Ernesto Coto - Volume Rendering

17 Ray Casting Mejoras en la calidad de la imagen Súper Muestreo
En lugar de muestrear un rayo por píxel, muestrear 4 Plano Imagen Rayos Ojo Ernesto Coto - Volume Rendering

18 Ray Casting Mejoras en la calidad de la imagen Subdivisión del rayo
Utilizado con proyección perspectiva Si los rayos se alejan mucho uno del otro, el muestreo es incompleto La solución es dividir el rayo Rayos Ojo Ernesto Coto - Volume Rendering

19 Composición de Planos Dividir el volumen en cortes
Componer los cortes uno sobre el otro para producir la imagen Complejidad = Tamaño del Volumen Plano Imagen Ojo Ernesto Coto - Volume Rendering

20 Composición de Planos Basados en el mapeo de las texturas de los cortes a los planos Ernesto Coto - Volume Rendering

21 Composición de Planos Aceleración por Hardware
Los polígonos texturizados se almacenan en la memoria de video de la tarjeta En lugar de lanzar un rayo se “lanza” un corte Ernesto Coto - Volume Rendering

22 Composición de Planos Aceleración por Hardware
La composición del color se realiza de atrás hacia delante usando una fórmula equivalente a la del Ray Casting Ernesto Coto - Volume Rendering

23 Composición de Planos Existen dos tipos de técnicas de composición de planos Planos Alineados al Objeto Planos Alineados al Viewport Ernesto Coto - Volume Rendering

24 Composición de Planos Planos Alineados al Objeto
Texturizar polígonos perpendiculares a los ejes del volumen Ernesto Coto - Volume Rendering

25 Composición de Planos Planos Alineados al Objeto
Se mantienen tres copias del volumen  a x  a y  a z y x z Ernesto Coto - Volume Rendering

26 Composición de Planos Planos Alineados al Objeto
En cada despliegue, se toma la copia más perpendicular a la dirección de visualización z y x Ernesto Coto - Volume Rendering

27 Composición de Planos Planos Alineados al Objeto Fácil de Implementar
Excelente tiempo de respuesta Ernesto Coto - Volume Rendering

28 Composición de Planos Planos Alineados al Objeto
Artefactos causados por ausencia de interpolación espacial El cambio entre copias del volumen es notable en la interacción Ernesto Coto - Volume Rendering

29 Composición de Planos Planos Alineados al Viewport
Ernesto Coto - Volume Rendering

30 Composición de Planos Planos Alineados al Viewport
Solo una textura en memoria z y x Ernesto Coto - Volume Rendering

31 Composición de Planos Planos Alineados al Viewport
Elimina los artefactos Más lento que el método anterior Ernesto Coto - Volume Rendering

32 Resumen Concepto de Volume Rendering
Ecuación de Composición Volúmetrica Ray Casting Composición de Planos Alineados al Objeto Composición de Planos Alineados al Viewport Ernesto Coto - Volume Rendering

33 Bibliografía Drebin, R. ; Carpenter, L. ; Hanrahan, P. Volume rendering. Computer Graphics, vol. 22, num. 4, pp Agosto, 1988. Lacroute, P. ; Levoy, M. Fast volume rendering using a shear-warp factorization of the viewing transform. Proceedings of ACM SIGGRAPH '94, pp , 1984. Watt, Alan. 3D Computer Graphics. 3era edición. Addison-Wesley, 2000. Westermann R and Ertl T. Efficiently Using Graphics Hardware in Volume Rendering Applications. Proceedings of SIGGRAPH vol. 32, num. 4, pp Ernesto Coto - Volume Rendering

34 Preguntas Ernesto Coto - Volume Rendering