LOD et Progressive Meshes(maillages progressifs)

Hugue Hoppes 1996

Vincent FURMINIEUXMatthieu AUDOIN

ObjectifsApproximation de niveaux de détail (LOD) Accélérer le rendu (moins de faces inutiles) Améliorer le rendu (modèles plus détaillés)

Simplification de mailles (plus adaptées au rendu en temps réel)Transmission progressive (réseaux) Compression

13,54613,546 500500 152152 150 faces150 faces

Sommaire

Rappels sur le maillageQu'est-ce que le L.O.D.?Mesh Simplification ( H.Hoppes & Melax)Progressive Mesh (H.Hoppes)GéomorphingRaffinement sélectif

Rappels sur le maillage

Modèle = Surface polygonale ( le plus souvent des triangles)Géométrie: points (vertex) 3D (x,y,z) Topologie: faces = connectivitéAttributs scalaires, relatifs aux points: Normales, Coordonnées de texture, Couleur, …

Attributs discrets, relatifs aux faces: Matériau, Texture, …

Qu'est-ce que le L.O.D.?

Plusieurs niveaux de détails pour un même modèle (Étape de pré-traitement) Peuvent être générés

automatiquement :Mesh Simplification

Utiliser ces modèles en fonction des besoins (Étape à l’exécution) Plus rapide, sans grande perte de qualité Permettre d’utiliser un modèle principal très

détaillé (gros plans)

Mesh Simplification

Types de méthodes: Raffinement (reconstruction à partir d’un

modèle minimaliste fixé par la méthode) Décimation (suppression de points, d’arêtes

ou de faces ou ensemble de faces (patchs), re-triangulation, fusion de sommets)

Critères de simplification: nombre de faces, de sommets, … seuillage de l’erreur engendrée

Qualité de la simplification : possibilité d’éviter les « Popups  »

Mesh Simplification(Hoppe 1993-1996)

Distribution de points sur le modèle de départ données de références

Méthode de type décimation Copie des points de départ Distribution sur les faces Distribution dans zones caractéristiques

(paramètre utilisateur) Contraint la topologie et la géométrie

Mesh Simplification(Hoppe 1993-1996)

Destruction des arêtes ( élimination de sommets)

La position du nouveau sommet est définie par une fonction de minimisation.

ecol(vecol(vs s ,v,vt t , , vvss ))

vvll vvrr

vvtt

vvss

vvssvvll vvrr’’

’’

Mesh Simplification(Hoppe 1993-1996)

Choix des arêtes à détruire : minimisation de Edist+Espring+Escalar+Edisc

File de priorité des destruction possibles en fonction de l’énergie perdue (cohérence spatiale)

Mémorise l’opération de destruction effectuée (liste ordonnée)

Mesh Simplification(Melax 1998)

Reprend des aspects de la méthode de Hoppe: Seule la topologie est modifiée : déplacement

d’une extrémité sur l’autre

Fonction d’énergie moins coûteuse, tient compte de la géométrie : Distance entre les deux extrémités de l’arête Angle maximal entre deux faces voisines Permet de garder les angles

Mesh Simplification(Melax 1998)

Stockage dans chaque sommet de la meilleure arête à supprimer, fait en pré-traitement.

Génère des transitions douces.

Progressive Mesh (Hoppe)

Maille simplifiée M0 (grossière)Transmission progressive de la liste de divisions de points (inverse des destructions d’arêtes) Mailles intermédiaires Mi

Maille originale Mn retrouvée après n divisions

Progressive Mesh (Hoppe)

Transmission progressive

MM00

timetime

MM0 0

vsplvspl00 vsplvspl11 vsplvspli-1i-1

MMii

MMnn

vsplvspln-1n-1

Progressive Mesh (Hoppe)

Compression de chaque opération de division: Index des voisins codé suivant le

nombre de voisins (donne la position des deux nouvelles faces crées)

Encodage delta et prédiction de la position du nouveau point en fonction de la position du point divisé

Géomorphing

Interpolation progressive: de la géométrie (Évite les « pop-up ») des attributs scalaires (normale, …)

Soit entre Mi et Mi+1 : Simplement avec la ième division d’arête

Soit entre Mg et Mf arbitraires: Les points de Mg sont des ancêtres de Mf

(n<p) Stockage des LOD intermédiaires

Raffinement sélectif

Simplification adaptativeLocalisation des restitutions de points selon parties visibles (view frustum) attention au « sauts » de générations

(ancetre pas déjà restitué…)

Géomorphing possible entre un tel modèle et un modèle plus grossier

Raffinement sélectif

MM00 vsplvspl00 vsplvspl11 vsplvspli-1i-1 vsplvspln-1n-1

Conclusion

Problème: pas de transition douce pour les attributs discrets (limité par l’apparition douce des faces)PM (ou équivalent) utilisé actuellement: jeux, web, disponible dans DirectX 8:ID3DXPMeshCréer des « patchs » de surfaces paramétriques, triangulés à l’exécution… Résoudre le problème des jonctions Résoudre le problème du coût

Références

Mesh optimization. Hugues Hoppe et al. (SIGGRAPH’93)Progressive meshes. Hugues Hoppe. et al. (SIGGRAPH’96)Survey of Polygonal Surface Simplification Algorithms. Heckbert and Garland (SIGGRAPH ’97)A Simple, Fast and Effective Polygon Reduction Algorithm. Stan Melax (gdmag 1998)