anális paração análise e comparação - bruno evangelista · de realismo tão altos, que não...
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Bruno Pereira [email protected]
Orientador:Marcelo Souza [email protected]
Bruno Pereira [email protected]
Orientador:Marcelo Souza [email protected]
Survey de técnicas para simulação de malhas
detalhadas:Análise e Comparação
Survey de técnicas para simulação de malhas
detalhadas:Análise e Comparação
PUC MinasPUC Minas
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Bruno Pereira Evangelista Marcelo de Souza Nery (Orientador) Maio/2006
SumárioIntroduçãoMotivaçãoObjetivo e MetodologiaEfeitos visuais desejadosProcesso renderizaçãoAnálise das técnicasComparação das técnicasConclusão
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IntroduçãoAmbientes virtuais tem buscado atingir níveis de realismo tão altos, que não possam ser diferenciados do mundo real
Um dos fatores que determina o nível de realismo é a qualidade visual das malhas dos objetosMalhas do mundo real precisam de milhões de polígonos para serem representadas com precisão
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Bruno Pereira Evangelista Marcelo de Souza Nery (Orientador) Maio/2006
IntroduçãoProblema:
Quanto maior o número de polígonos das malhas renderizadas, maior a demanda de memória e processamento
Solução:Simular as micro e macro deformações nas malhas, sem ter que processar a malha real dos objetos (com milhões de polígonos)
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ObjetivoAnalisar e comparar as principais técnicas existentes para simulação de malhas detalhadas
7 técnicas analisadas6 técnicas comparadas
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MotivaçãoExistem diversas técnicas para esse propósito, sendo que poucas apresentam comparações com as demais existentesNão foram encontrados trabalhos que comparem as técnicas existentes
Muitas técnicas recentes (2004~2006)Difícil comparação: diferentes APIs, linguagens de shaders e hardwares
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MetodologiaMetodologia de análise
Funcionamento das técnicas, efeitos visuais tratados, principais vantagens e desvantagens e ambiente para uso eficaz
Metodologia de comparaçãoCriação de um ambiente homogêneo para testes, utilizando Direct3D 9.0c e HLSLComparação entre qualidade visual e desempenho das técnicas
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Efeitos visuais desejadosMotion Parallax
Renderizar os pontos corretos observados na superfície das malhas
Self-OcclusionUma parte da geometria pode ser ocluida por outra parte
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Efeitos visuais desejados
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Efeitos visuais desejadosSelf-Shadow
A geometria pode gerar sombras sobre ela mesma
SilhuetaO contorno das malhas renderizadas não deve ser o mesmo da superfície real que é renderizada
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Processo de renderizaçãoTeórico - Equação de renderização
Difícil de ser aplicada em tempo real nos hardwares gráficos atuais
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Processo de renderizaçãoSolução:
Reduzir a equação da renderizaçãoConsiderações:
Iluminação local e sem atenuaçãoSuperfícies isotrópicas e sem emissão de luz
Similar a equação de Phong
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Processo de renderizaçãoResultado
Cor final de cada ponto renderizado na superfície depende da normal da superfície e do vetor de iluminação
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Bump Mapping
Superfície com Bump Mapping
Superfície real
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Bump MappingO Bom
Aumenta os detalhes das superfícies sem sofrer grande redução no desempenhoFacilmente implementado nas GPUs e integrado a pipelines existentes
O RuimNão consegue representar grandes detalhes na superfíciesNão trata nenhum dos efeitos visuais desejados
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Parallax Mapping
Superfície com Bump Mapping
Superfície com Parallax Mapping
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Parallax MappingO Bom
Aumenta os detalhes das superfícies sem sofrer grande redução no desempenhoFacilmente implementado em conjunto com a técnica de Bump Mapping
O RuimÉ uma aproximação do efeito realQualidade visual ruim quando utiliza mapas de profundidade genéricosNão trata os efeitos de self-occlusion, self-shadow e silhuetas
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Relief Mapping
Superfícies lisas renderizadas comRelief Mapping
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Relief MappingO Bom
Consegue renderizar superfícies detalhadas com precisão e alto nível de realismoTrata os efeitos de motion parallax, self-occlusion e self-shadow
O RuimNecessita de hardwares gráficos modernosDemanda alto processamentoPode gerar artefatos nas imagens renderizadas
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Parallax Occlusion Mapping
Superfície real1.5 milhões de triângulos
Superfície com POM1.100 triângulos
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Parallax Occlusion MappingO Bom
Consegue renderizar superfícies detalhadas com precisão e alto nível de realismoTrata os efeitos de motion parallax, self-occlusion e self-shadow (sombras suaves)Pode diminuir o serrilhamento e artefatos gerados na imagem
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Parallax Occlusion MappingO Ruim
Necessita de hardwares gráficos modernosDemanda alto processamento, muito superior a técnica de Relief MappingNecessita de um grande número de iterações para reduzir o serrilhamento nas superfícies
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Sphere Tracing
Algoritmo padrão de traçado de raios
(Pode perder colisões)
Algoritmo de Sphere Tracing
Dificulta a perda de colisões
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Sphere TracingO Bom
Consegue renderizar superfícies detalhadas com precisão e alto nível de realismoTrata os efeitos de motion parallax, self-occlusion e self-shadow*
Não gera artefatos
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Sphere TracingO Ruim
Necessita de hardwares gráficos modernosDemanda alto processamentoDemanda alto consumo de memóriaPode gerar pequenas deformações ou reduzir o nível de extrusão das superfícies renderizadas
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Cone Step Mapping
Algoritmo de Cone Step MappingDificulta a perda de colisões
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Cone Step MappingO Bom
Consegue renderizar superfícies detalhadas com precisão e alto nível de realismoTrata os efeitos de motion parallax, self-occlusion e self-shadow*
Não gera artefatos
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Cone Step MappingO Ruim
Necessita de hardwares gráficos modernosDemanda alto processamentoPode gerar pequenas deformações ou reduzir o nível de extrusão das superfícies renderizadas
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Comparação entre as técnicasAs técnicas foram comparadas quando a sua renderização em 5 diferentes tipos de superfíciesPara tipo de superfície foram utilizados dois pontos de vista distintos
Distancia média e ângulo de observação próximo de 0 grausDistância pequena e ângulo de observação próximo de 90 graus
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Comparação entre imagens
Video do ambiente de testes criado
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Comparação de desempenho
Comparação entre o desempenho das técnicas para as 5 superfícies avaliadas, observadas pelo primeiro
ponto de vista
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ConclusãoNenhuma das técnicas apresenta uma solução genérica para simulação de malhas detalhadasCada uma das técnicas possui uma diferente relação entre qualidade visual e desempenho
Além de poderem tratar diferentes efeitos visuais
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Perguntas ?
Bruno Pereira [email protected]
Orientador:Marcelo Souza Nery
"De fato, que aproveitará ao homem ganharo mundo inteiro mas perder sua alma?"
Mateus 16, 26