| Beschreibung |
Unter dem Begriff "Occlusion-Culling" werden Techniken im
Rendering-Bereich zusammengefasst, die es ermöglichen verdeckte
Teile einer virtuellen Szene zu erkennen um diese nicht darstellen zu
müssen und damit die limitierte Bandbreite und Rechenzeit von
Grafikkarten lediglich für sichtbare Geometrie zu verwenden. Dies ist
besonders dann entscheidend, wenn Szenen hohe Tiefenkomplexität
aufweisen, also viele Objekte in der Szene aus verschiedenen
Perspektiven von anderen verdeckt werden. Ein typisches Beispiel für
Szenen mit hoher Tiefenkomplexität sind Stadtmodelle. In diesen
verdeckt aus nahezu jeder Perspektive ein Haus viele andere Häuser,
die dementsprechend nicht gerendert werden müssten. Die
Herausforderung ist nun, festzustellen, welche Häuser verdeckt sind,
um auf diese Information vor dem eigentlichen Rendering der Szene
zugreifen zu können und die Grafikkarte nicht unnötig mit dem
Rendering von verdeckter Geometrie zu belasten. In Kombination mit
Techniken aus dem Bereich des Level-of-Detail-Renderings ermöglicht
Occlusion-Culling ausgabesensitive Visualisierung virtueller Szenen in
Echtzeit, d.h. es werden nur Objekte dargestellt, die potenziell
sichtbar sind und diese auch nur mit so viel Detail, wie durch eine
gegebene Bildschirmauflösung wiedergegeben werden kann.
Das Feld der grundlegenden Occlusion-Culling-Techniken ist groß und
reicht von Ansätzen, die potenzielle Sichtbarkeit offline bestimmen,
bis hin zu Algorithmen, die während der Laufzeit eines Rendering-
Programmes versuchen Information von zuvor gerenderten
Perspektiven wiederzuverwenden. Obwohl die Ansätze grundlegend
verschieden sind, ist das gemeinsame Ziel einen Kompromiss zwischen
benötigtem Rechenaufwand und Genauigkeit der
Sichtbarkeitsbestimmung zu finden.
In diesem Projekt werden die Studierenden gemeinsam den Stand der
Technik im Bereich Occlusion-Culling aufarbeiten, um anschließend in
einer ersten Prototypisierungsphase die Vor- und Nachteile
verschiedener Ansätze am Beispiel einer Deferred-Rendering-Pipeline
zu evaluieren. Nach einer ersten Auswertung werden die
Projektteilnehmer die vielversprechendsten Occlusion-Culling-
Varianten in ein existierendes Rendering-Framework integrieren und
so anpassen, dass das System verschiedenste Geometrietypen
(Dreiecksnetze, Punktwolken, etc.) mit geringem Aufwand zur Laufzeit
auf Sichtbarkeit überprüfen und anschließend effizient darstellen
kann. |
| engl. Beschreibung/ Kurzkommentar |
The term Occlusion Culling refers to real-time rendering techniques
which allow for the detection of occluded parts of a virtual scene to
avoid costly visualization of those. If Occlusion Culling techniques are
applied successfully, the limited bandwidth and computation time
available on graphics cards can be used almost entirely for the
visualization of potentially visible geometry. This is especially
important when scenes are subject to high depth complexity and, as a
result, a large part of the scene objects are hidden from most virtual
perspectives. A typical example of scenes exhibiting high depth
complexity are city models. In those, from almost every perspective a
few houses close to a virtual viewer occlude many houses farther
away. These occluded houses should not be rendered in the first
place, because they do not contribute to the perception of the scene
based on the current virtual perspective. The challenge posed by
highly depth complex scenes is therefore to identify which houses are
occluded such that this information can be used before rendering the
scene to alleviate the workload for the graphics card by removing
invisible objects. In combination with level-of-detail rendering
techniques, Occlusion Culling allows for output-sensitive visualization
of virtual scenes in real time, i.e. only objects that are potentially
visible are displayed, and only with as much detail as can be perceived
for a given screen resolution.
Occlusion Culling techniques are very diverse, ranging from
approaches that determine potential visibility offline to algorithms
that attempt to reuse information from previously rendered
perspectives during run time of the rendering application. Although
the approaches are fundamentally different, the common goal is to
find a compromise between the computational effort required to
detect potential visibility and the accuracy of the visibility
determination.
In this project, students will establish a common understanding of the
state-of-the-art in the field of Occlusion Culling and, in the following,
evaluate the advantages and disadvantages of different approaches in
a first prototype in the context of a deferred rendering pipeline. After
an initial evaluation, the project participants will integrate the most
promising Occlusion Culling solutions into an existing rendering
framework. Finally, the Occlusion Culling techniques will be extended,
such that the rendering system can check fundamentally different
geometry types (triangle meshes, point clouds, etc.) for their visibility
at runtime with little effort and visualize them as efficiently as
possible. |
