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

Popsaný způsob ořezávání pohledovým jehlanem je téměř ideální. Produkuje jen velmi malé
množství trojúhelníků, je výpočetní nenáročný a implementačně velice jednoduchý díky
efektivnímu využití struktury ringmapy. Za negativum by se dala považovat nesouhra se zbytkem
scény. Objekty ve scéně budou totiž pravděpodobně uchovány v nějakém stromě a návaznost
našeho postupu na takový strom by byla netriviální. S ohledem na zmíněné výhody se nám však
zdá tato stránka zcela zanedbatelná.
4.4 Generování dat
V odstavci 4.1.2 jsme popsali dvouúrovňovou datovou strukturu, kterou užíváme k reprezentaci
terénu. Řekli jsme si, že struktura se skládá z výškové mapy a z mapy reziduí. Výšková mapa
obsahuje hrubý popis terénu a mapa reziduí je použita pro rekonstrukci detailu. V odstavci 4.3.2
jsme nastínili jednoduchý proces rekonstrukce skutečné výšky terénu ve zvoleném bodě na
základě dat z obou map. V následujícím odstavci se budeme věnovat tomu, jak obě mapy vytvořit,
neboť tato reprezentace není běžná a nezískáme ji nikde přímo. V ukázkové aplikaci, do které
jsme námi navrhovaný algoritmus s použitím zmíněné struktury implementovali, je kromě těchto
dvou map použita ještě normálová mapa k získání lepších vizuálních výsledků při stínování.
Postup vytvoření normálové mapy popisuje odstavec 4.4.2.
4.4.1 Generování reziduí
Pro účely testování bylo třeba vytvořit nějaká data, na kterých by bylo možné studovat a
porovnávat dosažené výsledky. Za tím účelem jsme vytvořili jednoduchý nástroj na přeměnu
vstupní výškové mapy na výškovou mapu nižšího rozlišení a mapu reziduí k rekonstrukci detailu.
Bylo možné zvolit i jinou vstupní reprezentaci, ale protože výšková mapa je často volenou
reprezentací a není těžké nějaká reálná data získat na Internetu (například USGS), rozhodli jsme
se ji jako vstupní formát použít i my. I přes dostupnost reálných dat jsme však nakonec použili
data generovaná automaticky pomocí k tomu vytvořeného nástroje.
Generování výškové mapy nízkého rozlišení ze vstupní výškové mapy je realizováno pouhým
průměrováním všech vstupních hodnot, které pokrývá jeden vzorek výstupní výškové mapy.
K tomu je definován faktor zmenšení, který zároveň udává počet vzorků mapy reziduí mezi
dvěma vzorky výstupní výškové mapy.
Mapa reziduí má stejné rozlišení jako vstupní výšková mapa, proto se při výpočtu rezidua
nepoužívá žádné filtrování vstupních dat, ale posuzuje se pouze jeden odpovídající vzorek.
Reziduum je definováno jako rozdíl mezi hodnotou definovanou ve vstupní výškové mapě a
hodnotou aproximovanou pomocí výškové mapy nižšího rozlišení. Volba aproximace může být
libovolná. My jsme pro jednoduchost použili bilineární interpolaci čtyř nejbližších vzorků, ale
kosinová interpolace by jistě fungovala stejně dobře, možná lépe. To záleží na charakteru dat
terénu. Jistě by bylo možné pro konkrétní data zvolit vhodné aproximační schéma z nějakého
pevně definovaného seznamu, které bude produkovat nejnižší chybu. Tomu však musí odpovídat
postup zpětné rekonstrukce.
Abychom vůbec ušetřili nějakou paměť, musíme využít toho, že jsou hodnoty reziduí v menším
rozsahu, než hodnoty výšek. K jejich vyjádření je tedy zapotřebí menší počet bitů. Navíc je možné
76