Geometry clipmaps

Abstract

Deze thesis handelt over geometry clipmaps, een level-of-detail techniek voor het renderen van 3D terreinen in computer graphics. Terrein rendering is de laatste jaren een belangrijker onderdeel geworden in 3D applicaties. Grafische kaarten veranderen steeds, waardoor terrein rendering algoritmen aangepast moeten worden aan de nieuwe architecturen. Het aantal triangles dat per seconde gerenderd kan worden is niet langer de grootste bottleneck. Hierdoor presteren de oude algoritmen slecht en moet men op zoek gaan naar alternatieven. Om een betere kijk te hebben op terrein rendering algoritmen wordt er eerst een literatuurstudie uitgevoerd. Hierbij wordt er gekeken naar de belangrijke eigenschappen van level-of-detail technieken voor 3D objecten. Ook worden de belangrijkste eigenschappen van terrein level-of-detail behandeld die nodig zijn om een goede analyse te maken van geometry clipmaps. De literatuurstudie sluit af met een bespreking van drie oudere algoritmen, zodat de verschillende eigenschappen beter begrepen kunnen worden. De kennis uit de literatuurstudie wordt nadien gebruikt om het geometry clipmap algoritme te analyseren. De werking van geometry clipmaps wordt in detail uitgelegd en vergeleken met andere algoritmen. Problemen van het algoritme worden behandeld en indien mogelijk wordt er een oplossing gegeven. Tijdens het bespreken wordt er gekeken naar de sterke en de zwakke punten om een zo goed mogelijk beeld te vormen van de kwaliteiten van geometry clipmaps. Het geometry clipmap algoritme verdeelt het terrein in een aantal niveaus, waarbij het detail van elk niveau afneemt naarmate de afstand tot de kijker vergroot. Via programmeerbare shaders wordt het terrein snel en realistisch weergegeven. Het originele geometry clipmap algoritme blijkt echter te traag te zijn om als onderdeel gebruikt te worden in grotere applicaties. Door het algoritme aan te passen is het mogelijk om een groot deel van het algoritme te verplaatsen naar de grafische kaart. Het verbeterde algoritme maakt optimaal gebruik van de recentste functionaliteit van grafische kaarten waardoor de processor minimaal belast wordt. De technieken die nodig zijn voor de verplaatsing van CPU naar GPU worden onderzocht en ook hier weer worden enkele zwakke punten blootgelegd. Na de aanpassingen is het algoritme een goede kandidaat voor terrein rendering in 3D applicaties. De thesis sluit af met een eigen implementatie van het geometry clipmap algoritme, die geholpen heeft bij het begrijpen van het geometry clipmap algoritme. Ook heeft de implementatie enkele zwakke punten aan het licht gebracht. Een oplossing wordt voorgesteld en geïmplementeerd voor één van deze problemen.