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

Zamýšleli jsme se nad implementační složitostí, která pro takový systém může být vysoká.
Souvisí to s tím, jak jsou data členěna, aby bylo možné definovat požadavek na jejich zajištění.
V tomto směru by bylo nejsnazší rozdělit terén pomocí pravidelné mřížky a pracovat s oblastmi
dělení jako s atomickou jednotkou. Z tohoto pohledu je nevhodné použít strukturu jako je TIN,
pokud ji patřičným způsobem neomezíme.
Konečně přišla do úvahy i snadná modifikovatelnost dat, a to jak z pohledu implementačního, tak
především z pohledu systémových nároků. Přitom je třeba brát v úvahu i povahu média. Jestliže
se kupříkladu jedná o médium bez možnosti zápisu, musíme být schopni všechny změny
provedené na datech terénu reprodukovat, resp. zobrazit, alespoň po nějaký omezený čas, dokud
se pozorovatel pohybuje v jejich blízkosti (prostorové i časové – to velmi záleží na rychlosti
pohybu atd.).
Všechny úvahy byly společně srovnány a jako nejlepší možnost byla nakonec vybrána
dvouúrovňová výšková mapa. Princip této reprezentace spočívá v uložení dat v podobě velmi
hrubé výškové mapy o nízkém rozlišení, ale vysoké přesnosti uchovaných hodnot, a druhé, tzv.
mapy reziduí, která je v řádově větším rozlišení, ale její hodnoty jsou daleko nižšího rozsahu. Tyto
mapy se použijí společně pro získání skutečné výšky terénu na základě hrubé aproximace
výškovou mapou a dodefinováním detailu mapou reziduí. Takto navržená datová reprezentace
má několik dobrých vlastností s ohledem na předešlá kritéria:
1. Data jsou snadno modifikovatelná.
2. Rekonstrukce dat není složitá a je snadné ji provést na grafické kartě (žádná zátěž CPU).
3. Obě mapy lze triviálně rozdělit pravoúhlou mřížkou na menší oblasti pro snadné načítání.
4. Datová průchodnost zdrojového média není příliš limitujícím faktorem.
Výšková mapa je velmi hrubá a je možné ji uchovat v paměti celou, případně načítat jen velmi
zřídka. Z toho vyvozujeme předpoklad, že tato data máme vždy k dispozici a nejsme tedy závislí
na okamžitém doručení dat reziduí. Mapa reziduí by měla obsahovat hodnoty jen velmi malého
rozsahu, a tedy objem dat pro aktualizaci by opět neměl být velký. To již však závisí na rychlosti
pohybu pozorovatele.
Více limitujícím faktorem je zde paměť. Ačkoli užitím této dvouúrovňového struktury máme
daleko nižší nároky na paměť, než kdybychom definovali výškovou mapu v detailu mapy reziduí,
klademe výrazně vyšší nároky na paměť než metoda clipmap. Je to dáno tím, že uchováváme
v paměti vždy celou oblast, která je právě viditelná. Je zřejmé, že ne celá viditelná oblast vyžaduje
tak detailní záznam, jaký poskytuje kombinace výškové mapy a mapy reziduí, ale právě tento
postup nám umožní snadnou modifikovatelnost terénu, ve které tradiční clipmapy selhávají.
Kromě toho to odbourává již dříve zmíněný velký nedostatek clipmap, které špatně reagují na
náhlou změnu velikosti zorného úhlu pozorovatele, při které je třeba okamžité změny přesnosti
dat ve viditelné oblasti (naše dvouúrovňová struktura má všechna potřebná data stále
k dispozici).
Zmínili jsme se o snadné modifikaci. V tomto směru je třeba doplnit, že ačkoli to není nutné,
rozhodli jsme se omezit modifikovatelnost terénu na modifikaci mapy reziduí, která neumožňuje
56