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

Název práce: Zpracování terénu na moderních GPU
Autor: Roman Margold
Katedra (ústav): Kabinet software a výuky informatiky
Vedoucí diplomové práce: RNDr. Josef Pelikán
e-mail vedoucího: josef.pelikan@mff.cuni.cz
Abstrakt: Prudký vývoj grafického hardwaru umožňuje nacházet stále nové techniky pro
zobrazování terénu. Dříve používané postupy jsou postaveny na silné redukci geometrie prováděné
na CPU. Novější postupy se snaží přenést zátěž na GPU a ponechat CPU volné pro jiné výpočty, což je
obzvlášť důležité v počítačových hrách. Většina takových postupů je však limitována užitím
statických dat nebo omezenou velikostí dat. Nový postup, jež v této práci navrhujeme, umožňuje
modifikovat data za běhu a je snadno použitelný na zobrazování rozsáhlých krajin. Je celý
implementován na GPU, kromě ořezávání pohledovým jehlanem. Ořezávání je stále prováděno na
CPU, ale díky navrženému schématu vzorkování terénu je zcela triviální a vysoce efektivní. Použitá
dvouúrovňová reprezentace dat nabízí poměrně snadné zacházení, a přitom nevylučuje takové
operace jako je náhlá změna zorného úhlu nebo změna směru pohledu pozorovatele, se kterými
mají jiné postupy problémy. Navíc má díky využití blokové komprese nízké paměťové nároky.
Dále byl navržen a implementován univerzální načítací mechanismus pro asynchronní získávání
dat z externího média. Systém byl optimalizován pro čtení z médií se sériovým přístupem a zároveň
paralelní zpracování násobných požadavků na data. Byl využit pro průběžné načítání dat terénu,
která se nevejdou do operační paměti.
Klíčová slova: Zobrazování terénu. LOD. Neomezená data. Geometry shader. Subdivision surfaces.
Title: <strong>Terrain</strong> processing on modern GPU
Author: Roman Margold
Department: Department of Software and Computer Science Education
Supervisor: RNDr. Josef Pelikán
Supervisor’s e-mail address: josef.pelikan@mff.cuni.cz
Abstract: Recent development in graphics hardware opened the possibility for new terrain
rendering techniques. Former techniques are based on rapid geometry reduction performed on CPU.
Recent approaches are moving the load from CPU to GPU, thus keeping CPU available for other
tasks, which is especially important for game development. A majority of these approaches is
restricted to static datasets or limited data size. We introduce a novel approach which is capable of
modifying data during runtime and is easily applicable to potentially infinite landscapes. It is
implemented entirely on GPU, except view frustum culling, which is still performed by CPU.
However, thanks to the proposed terrain sampling scheme it is trivial and extremely efficient.
Employed two-level data representation offers simple implementation without loss of functionality
such as sudden change of visual angle or view direction. Those are common problems of other
approaches. We also adopted block compression to keep memory consumptions low.
Further, a general loading mechanism has been designed and implemented in order to allow
asynchronous data read from external medium. This system has been optimized for reading with
serial access, although data demands are processed in parallel. The system has been used for
continuous terrain data retrieval and management to handle out-of-core datasets.
Keywords: <strong>Terrain</strong> visualization. LOD. Out-of-core. Geometry shader. Subdivision surfaces.
5