Статья

Название статьи МЕТОД ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЁХМЕРНЫХ СЦЕН И ОБЪЕКТОВ ВОКСЕЛЬНОЙ ГРАФИКИ ДЛЯ СИСТЕМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Автор Н.И. Витиска, Н.А. Гуляев
Рубрика РАЗДЕЛ I. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Месяц, год 04, 2015
Индекс УДК 004.421
DOI
Аннотация Визуализация является важной составной частью широкого круга задач. Системы компьютерного моделирования – одна из областей, в которых требуется визуализация моделируемых процессов и явлений. Современные средства визуализации справляются с большинством задач, однако потребности более новых и высокотехнологичных систем могут быть гораздо выше и требовать иных методов визуализации. Воксельная графика является одним из таких решений в ряде случаев. Однако сама воксельная графика имеет ряд недостатков и проблем в реализации в различных ситуациях. Для эффективного внедрения воксельной графики требуется решить ряд основных проблем, заключающихся в поиске оптимальных алгоритмов и структур данных. Приводится описание метода организации трёхмерных воксельных сцен для решения задач визуализации в системах технической симуляции и моделирования. Рассмотрены проблемы и недостатки существующих подходов к организации сцен и визуализации при помощи воксельной графики. Основное внимание уделено применению октодерева, широко используемого в настоящее время. Предлагается альтернативой способ организации воксельных данных, ориентированный на специфичный тип сцен, использующихся для визуализации во многих системах моделирования. Предлагаемый способ заключается в разбиении вокселей сцены на классы, разбиении видимых объектов на классы, группировке вокселей по принадлежности к объектам. Описываются структуры данных для организации воксельных данных предлагаемым образом, раздельного хранения и независимой обработки различных групп вокселей. Описываются базовые алгоритмы, необходимые для обработки и визуализации воксельных данных в таком представлении. Рассмотрены преимущества данного метода в ряде случаев. Сделаны выводы о целесообразности использования данного метода в тех или иных случаях.

Скачать в PDF

Ключевые слова Трёхмерная графика; компьютерная графика; воксельная графика; разбиение пространства; трёхмерные сцены; организация трёхмерных сцен; структуры данных.
Библиографический список 1. Purgathofer W., Tobler R. Current Trends in Computer Graphics // Buletinul Institutului Politehnic din Iasi. – 2010. – Vol. 56, no. 2. – P. 9-24.
2. Gibson S. Beyond Volume Rendering: Visualization, Haptic Exploration, and Physical Modeling of Voxel-based Objects // Visualization in Scientific Computing. – 1995. – Vol. 32, no. 1. – P. 10-24.
3. Funkhouser T. Solid Modeling // Computer Graphics Fall, Princeton University. – 2000. – P. 1-22.
4. Elvins T. A survey of algorithms for volume visualization // SIGGRAPH Computer Graphics. – 1992. – Vol. 26, no.3. – P. 194-201.
5. Meagher D. Octree encoding: a new technique for the representation, manipulation and display of arbitrary 3-D objects by computer. – Rensselaer Polytechnic Institute Report IPL-TR-80-111, 1980.
6. Eyiyurekli M. Breen D. Data structures for interactive high resolution level-set surface editing // Graphics Interface (G.I.). – 2011. – Vol. 37, no. 1. – P. 95-102.
7. Komma P., Fischer J., Duffner F. Lossless Volume Data Compression Schemes // Simulation and Visualization. – 2007. – Vol. 18. – P. 169-182
8. Knoll A. A Survey of Octree Volume Rendering Methods // 1st IRTG Workshop. – 2006. – P. 8-19.
9. Hoffmann C., Popescu V., Kilic S. Integrating modeling, simulation, and visualization // Computers in Science & Engineering. – 2004. – Vol. 6, no. 1. – P. 52-60.
10. Miller A., Allen P., Santos V. From robotic hands to human hands: a visualization and simulation engine for grasping research // Industrial Robot: An International Journal. – 2005. – Vol. 32, no. 1. – P. 55-63.
11. Frits H., Walsum T. Fluid flow visualization // Computer Graphics: Systems and Applications. – 1993. – Vol. 1. – P. 1-40.
12. Kдmpe V., Sintorn E., Assarsson U. High Resolution Sparse Voxel DAGs // SIGGRAPH Computer Graphics. – 2013. – Vol. 32, no. 4. – P. 39-45.
13. Rubin S., Whitted T. A 3-Dimensional Representation for Fast Rendering of Complex Scenes // Computer Graphics (proc. SIGGRAPH ‘80). – 1980. – Vol. 14, no. 3. – P. 110-116.
14. Laine S., Karras T. Efficien2t Sparse Voxel Octrees // Transactions on Visualization & Computer Graphics. – 2011. – Vol. 17, no. 8. – P. 1048-1059.
15. Jansen F. Data Structures for Ray Tracing // Data Structures for Raster Graphics. – 1986. – P. 57-73.
16. Westover L. Interactive volume rendering // Volume visualization (proc. ‘89 Chapel Hill Workshop). – 1989. – P. 9-16.
17. Westover L. Footprint Evaluation for Volume Rendering // Computer Graphics. – 1990. – Vol. 24, no. 4. – P. 367-376.
18. Mueller K., Crawfis R. Eliminating Popping Artifacts in Sheet Buffer-Based Splatting // Computer Graphics and Visualization. – 1998. – Vol. 15, no 3. – P. 239-246.
19. Laur D., Hanrahan P. Hierarchical Splatting: A Progressive Refinement Algorithm for Volume Rendering // Computer Graphics (proc. SIGGRAPH ‘91). – 1991. – Vol. 25, no. 2. – P. 285-288.
20. Eisemann M., Grosch T., Mueller S. Fast Ray Axis-Aligned Bounding Box Overlap Tests using Ray Slopes // Journal of Graphics Tools (JGT). – 2007. – Vol. 12. – P. 35-46.
21. Frisken S., Perry R. Simple and efficient traversal methods for quadtrees and octrees // Journal of Graphics Tools. – 2002. – Vol. 7. – P. 202-215.

Comments are closed.