Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4157
Boltes, Maik
Adaptive Netzvereinfachung auf der Basis des Quadrik-Fehlermaßes
X, 179 S., 2005
In der Computergrafik werden zur Erhöhung der Darstellungsqualität immer detailreichere Modelle
verwendet. Der gewünschte Detailgrad ist aber je nach Anwendung unterschiedlich, so dass zur Einsparung
von Prozessorleistung oder Speicherplatz die Modelle vorzugsweise automatisch vereinfacht
werden müssen. Diese Vereinfachung der betrachteten Dreiecksnetze soll dabei die Originalnetze optisch
möglichst gut wiedergeben.
Beim ausführlichen Vergleich existierender Verfahren fällt die Wahl für das in der Implementation herangezogene
Maß des bei der Simplifizierung entstehenden Fehlers auf das Quadrik-Fehlermaß. Dieses
in der Arbeit eingehend beschriebene Maß zeichnet sich durch seine Generalität, hohen Qualität
und Geschwindigkeit aus. Die Simplifizierung geschieht dabei durch kontinuierliche Kantenkontraktion,
deren Bewertung des geometrischen Fehlers über den quadratischen Abstand der Netzknoten des
simplifizierten Netzes zu Ebenen durch die korrespondierenden Dreiecksflächen des Originalmodells
geschieht.
Der Einsatz des implementierten Verfahrens in Virtual Reality-Umgebungen mit taktilen Ein- und
Ausgabegeräten erfordert zudem einen adaptierbaren Detailgrad, um die Latenz zwischen Nutzer-
Aktion und System-Reaktion so weit zu minimieren, dass der immersive Eindruck für alle unterstützten
Sinnesorgane der Simulation erhalten bleibt.
Hierzu wird die kontinuierliche Netzvereinfachung reversibel durchgeführt und dabei eine progressive
Netzrepräsentation erstellt, so dass eine schnelle Anpassung der Detailstufe an Randbedingungen der
Simulation wie der Bild- oder Kraftwiederholrate automatisch möglich ist.
In computer graphics, more and more detailed models are being used to increase the display quality.
Depending on the application, the desired level of detail is, however, different so that the models
should preferably be automatically simplified in order to save processor performance or memory
space. This simplification of the triangle mesh under consideration should optically reproduce the
original mesh as effectively as possible.
An extensive comparison of existing methods led to the choice of the quadric error metric as the metric
used in the implementation for the error arising during simplification . This metric, described in detail
here, is characterized by its generality, high quality and speed. The simplification is performed by
continuous edge contraction that evaluates the geometric error via the quadratic distance of the mesh
nodes of the simplified mesh to the planes through the corresponding triangular areas of the original
model.
The application of the implemented method in virtual reality environments with tactile input and
output devices also requires an adaptable level of detail in order to minimize the latency between
user action and system reaction to such an extent that the immersive impression of the simulation is
retained for all supported sensory organs.
To this end, continuous mesh simplification is reversibly performed and a progressive mesh representation
created thus enabling a rapid automatic adaptation of the level of detail to the boundary
conditions of the simulation such as the frame refresh or force update rate.
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