Object Hierarchies for Efficient Rendering

Müller, Gordon

Diese Dissertation untersucht unterschiedliche Verfahren zur effizienten Visualisierung grosser dreidimensionaler Szenengeometrien, sowohl im Bereich des Photorealismus wie auch bei der Echtzeit-Visualisierung. Hierbei wird insbesondere die Nützlichkeit von Hüllkörperhierarchien bei der Beleuchtungsrechnung und bei der Beantwortung von Sichtbarkeitsfragen herausgearbeitet. Ein neuartiges, kostenbasiertes Verfahren zur automatischen Konstruktion von Objekthierarchien wird präsentiert sowie dessen Anwendung für alle gängigen Darstellungsverfahren. Zusätzlich beschreibt diese Disseration im Bereich Ray Tracing ein neues Verfahren zur Szenenstrukturierung, welches die Vorteile von Hüllkörperhierarchien und regulären Gittern kombiniert. Im Bereich der Radiosity wird gezeigt, wie sich Szenenhierarchien ideal zur Berechnung des Lichtflusses zwischen Objekt-Clustern nutzen lassen und im Bereich Echtzeit-Rendering wird ein adaptives Verfahren vorgestellt, dass die Zahl teurer Sichtbarkeitstests beim Occlusion-Culling deutlich reduziert.

This thesis covers the efficient visualization of complex 3d scenes using various rendering methods such as photo-realistic and real-time rendering. Especially the important role of bounding volume hierarchies is discussed in detail in the context of illumination and visibility algorithms. We present a novel approach for automatic generation of object hierarchies and apply the resulting data structure to several rendering techniques. In the field of ray tracing we describe a novel ray acceleration method that combines objects hierarchies and regular grids. We demonstrate how radiosity computations may benefit from available scene hierarchies to determine the radiant flux between object clusters. Finally, we present an adaptive interactive rendering algorithm that may dramatically reduce the number of visibility tests in an occlusion culling framework for interactive real-time visualization.

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Müller, Gordon: Object Hierarchies for Efficient Rendering. 2004.

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