Donanımsal mozaikleştirme yöntemiyle arazi görselleştirmede noktasal görünürlük testiyle detay seviyesi belirleme

Abstract

Arazi görselleştirmenin en kolay yolu yükseklik haritasındaki her bir yüksekliğin üç boyutlu bir noktaya tekabül ettiği yüzeyin tümüyle çizilmesi yaklaşımıdır. Bu yaklaşım ile büyük yükseklik haritalarının gerçek zamanlı olarak çizilmesi mümkün olmamaktadır. Bu nedenle detay seviyesi (İng. LOD) algoritmaları yükseklik haritası verilerinin bir alt kümesini kullanarak ekrandaki üçgen dağılımlarının görece eşit olması için farklı karmaşıklıkta bir yüzey üretir. Arazi görselleştirmesinde LOD belirlenmesi görselleştirmenin kalitesini ve çizimin hızını direk etkilemektedir. Düşük detay seviyesi çizim hızını artırırken görselleştirme kalitesini düşürmektedir. Buna karşılık yüksek LOD da tam tersi bir etki göstermektedir. Arazi görselleştirmesinin kaliteli olması ile çizim işleminin hızlı olması arasındaki dengeyi sağlamada LOD belirleme algoritması kritik bir önem kazanmaktadır. Grafik İşlemci Birimi'nin (İng. GPU) hesaplama gücünün Merkezi İşlemci Birimi'ne (İng. CPU) göre çok daha hızlı gelişmesinden beri arazi görselleştirme algoritmaları ekran kartını mümkün olduğunca çok kullanır hale geldiler. Son zamanlarda geliştirilen algoritmalardan biri de ekran kartında donanımsal mozaikleştirme özelliğini kullanan sürekli görüş bağımlı uyumsal detay seviyesi algoritmasıdır. Bu çalışmada donanımsal mozaikleştirme kullanan sürekli görüş bağımlı uyumsal detay seviyesi algoritmasına ilave geliştirmeler yapılmıştır. İlk metot var olan bir yöntem olan ekran kartında çalışan örtme sorgusu yardımıyla nokta tabanlı detay seviyesinin belirlenmesidir. Arazi parçalarında ekrana çizilmeyenlerin filtrelenmesi sayesinde çizim hızlandırılmıştır. İkinci metot ise bu çalışma kapsamında OpenGL ve CUDA beraber kullanılarak yeni olarak geliştirilen örtme sorgusu yardımıyla nokta tabanlı detay seviyesinin belirlenmesidir. Üçüncü metot ise ikinci metoda ilave olarak örtme sorgulamasındaki sorgulanan her bir arazi parçasının dört alt parçaya ayrılması yardımıyla nokta tabanlı detay seviyesi belirlenmesidir. Bu metotla ilk iki metottan farklı olarak sadece bir kısmı gözüken arazi parçalarının detay seviyesinin daha kaliteli bir şekilde belirlenmesinin sağlanması hedeflenmiştir.

The easy way to render a terrain is the brute force approach that every height in the heightmap data is represented with one vertex in the surface. For bigger heightmap data, this is not feasible in real time terrain rendering. Thus level of detail (LOD) algorithms produce a mesh of different complexity so that the on-screen triangle distribution is relatively equal while using only a subset of heightmap data. Determining LOD for terrain rendering directly affects rendering quality and performance. Low LOD reduces the visualization quality while increasing the drawing speed.However high LOD affects vice versa. Determining LOD plays critical role in balancing with visualization quality and drawing speed. Since the GPU's processing power has been improving much faster than the CPU's. the terrain rendering algorithms have changed to use the graphics hardware as much as possible. One of the recently developed GPU-based LOD algorithm is Continuous View Dependent Adaptive LOD using hardware tessellation. In this context, Continuous View Dependent Adaptive LOD using hardware tessellation is enhanced using addinitial mothods. First method is determining pixel-based LOD using occlusion query. Because of hidden surface culling, render time is reduced. Second method is determining pixel-based LOD using occlusion query that newly developed by using OpenGL and CUDA interoperability. Third method is extension of second method that includes quad query for each terrain node. Third method aims to increase rendering quality of partial rendered terrain node.