LOD et Progressive Meshes (maillages progressifs) Hugue Hoppes 1996 Vincent FURMINIEUX Matthieu AUDOIN

Objectifs Approximation 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 13,546 500 152 150 faces

Sommaire Rappels sur le maillage Qu'est-ce que le L.O.D.? Mesh Simplification ( H.Hoppes & Melax) Progressive Mesh (H.Hoppes) Géomorphing Raffinement sélectif

Rappels sur le maillage Modèle = Surface polygonale ( le plus souvent des triangles) Géométrie: points (vertex) 3D (x,y,z) Topologie: faces = connectivité Attributs 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: Critères de simplification: 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(vs ,vt , vs ) vl vr vt vs ’

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 M0 time vspl0 vspl1 vspli-1 Mi Mn vspln-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: Soit entre Mi et Mi+1 : 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 adaptative Localisation 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 M0 vspl0 vspl1 vspli-1 vspln-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:ID3DXPMesh Créer 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)