Terrain Processing on Modern GPU - Computer Graphics Group ...

Obrázek 2.2: Běžná (vlevo) a izometrická (vpravo) mřížka. Zvýrazněná část reprezentuje v obou
případech stejnou oblast.
2.2 Zjednodušování geometrie
Mezi různými typy objektů, kterými se běžně zabýváme při zobrazování (nejen herní) scény, má
terén své zvláštní postavení, které je dáno jednak jeho mohutností, jednak jeho tvarem.
Mohutností rozumíme počet trojúhelníků, ze kterých se skládá. Pro lepší představu si můžeme
uvést srovnání – menší a jednodušší objekt v běžné herní scéně může mít desítky až stovky
trojúhelníků. Komplikovanější objekty, například postavy, se mohou pohybovat v řádu tisíců
trojúhelníků a výjimečně velké a komplikované objekty se mohou skládat až z desetitisíců.
Naproti tomu základní triangulace výškové mapy o velikosti 10 000 × 10 000 vzorků představuje
200 milionů trojúhelníků. Není to číslo, se kterým by si dnešní GPU nemohlo poradit, ale pokud
by si s ním mělo poradit 30 krát za vteřinu a ještě při tom ponechat čas na jiné věci, museli
bychom počkat pár let na adekvátní hardware (zatím ponecháváme stranou fakt, že takto velká
data bychom velmi těžko uchovávali v paměti).
Zmínili jsme také tvar terénu – ten je specifický svým podélným (či rozlehlým) charakterem.
Zatímco u jiných objektů se můžeme rozhodovat na bázi celé instance o tom jak, a jestli vůbec, jej
zobrazíme, v případě terénu tomu tak není. Zobrazit je potřeba téměř vždy, ale viditelná je z něj
pouze malá část. Navíc platí, že čím větší terén je, tím menší část je z něj vidět, a o to více se nám
tedy vyplatí strávit nějaký čas volbou toho, co přesně se z něj zobrazí. Navíc i ta malá
zobrazovaná část terénu (třeba pouhé procento celkové rozlohy) v sobě může zahrnovat různá
místa, jejichž vzdálenost k pozorovateli se vzájemně liší o několik řádů. Díky perspektivní
projekci se stejně radikálně liší i velikost projekce takovýchto ploch na obrazovku, a je tedy
krajně nevhodné zobrazovat celý terén v jednom rozlišení. Proto, stranou jakékoli datové
reprezentace, je důležité zvolit správně rozlišení, v jakém zobrazíme tu kterou část terénu podle
jejího významu a vzdálenosti od pozorovatele.
Již před 30 lety vyzdvihl James Clark výhody uchování geometrie modelů použitých
v zobrazované scéně v různých rozlišeních(4). Od té doby se stalo toto téma velmi populárním a
vznikla již dlouhá řada postupů automatizujících proces získávání takovýchto modelů. Nejčastěji
mluvíme o zjednodušování geometrie (geometry simplification), ale v určitých případech můžeme
mít i model nižšího rozlišení a různými postupy se z něj pokoušet získat kvalitnější variantu. Pro
problém vytvoření a užití těchto modelů v různých úrovních detailu se vžilo označení Level of
14