Direct volume rendering of tree-based tetrahedral adaptive mesh refinement data
Ağaç yapılı uyarlamalı ağ iyileştirme yapıları ile doğrudan hacım görüntülenmesi
- Tez No: 968127
- Danışmanlar: PROF. DR. UĞUR GÜDÜKBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Işın izleme tabanlı doğrudan hacim görüntüleme (DVR) teknikleri genellikle düzenli ızgaralar, yapılandırılmamış ağlar ve uyarlanabilir ağ iyileştirme (AMR) verileri gibi veri temsillerini kullanır. DVR için daha az keşfedilmiş bir seçenek ise, karmaşık alanları temsil edebilen ve üzerine hızlandırma yapılarının oluşturularak verimli ışın-üçgen kesişim testleri gerçekleştirilebilen kaba, yapılandırılmamış bir tetrahedral ağ ve her biri kaba bir ağ elemanında kök salmış, gerektiğinde ayrıntıyı artıran bir iyileştirme ağaçları ormanına sahip olmasıyla, yapılandırılmamış ağların ve AMR'nin avantajlarını birleştiren ağaç tabanlı tetrahedral AMR verileridir (Tet-AMR). Tet-AMR verileri, yapılandırılmamış bir ağ gösterimine dönüştürülerek görselleştirilebilir; ancak bu yaklaşım, yeni yapılandırılmamış öğeler sunarak işleme sırasında bellek kullanımını artırırken hızlandırma yapılarının performansını düşürür. İşleme sırasında yalnızca kaba geometriyi depolayarak, tetrahedral iyileştirme ağaçlarının düzenli olarak alt bölümlere ayrılmış yapıdan yararlanmayı öneriyoruz. Örnekleme yapılacak iyileştirme ağaçlarını verimli şekilde belirlemek için kaba ağ üzerinde bir sınırlayıcı hacim hiyerarşisi oluşturuyoruz. Ardından, örnekleme yapılacak gerçek öğeleri bulmak için iyileştirme ağaçlarını dolaşırken daha ince seviye öğelerinin geometrisini oluşturuyoruz. Ayrıca, ağaç yapısının, son görüntüyü en az etkileyen bölgelerdeki doğruluğu azaltarak performansı artıran, dinamik, görünüme bağlı bir ayrıntı düzeyi etkisi uygulamak için kullanılabileceğini gösteriyoruz. Her ağaç için bir yoğunluk aralığı elde etmek, ışın yürüten işleyicilerle boş alan atlamasını etkinleştirmek veya performansı artırmak için delta izleme işleyicileriyle yerel majorant sönümleri olarak kullanılabilir. Önerdiğimiz yöntem, Tet-AMR yapısını yapılandırılmamış bir ağ olarak işlemeye kıyasla daha iyi performans göstermekte veya daha az bellek kullanmakta ve grafik işlemci üniteleri tabanlı görüntüleme yöntemleri ile test ettiğimiz çeşitli veri kümelerinde açıklanan etkiyi ve optimizasyonları mümkün kılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Ray-tracing-based direct volume rendering (DVR) techniques often use data representations such as regular grids, unstructured meshes, and adaptive mesh refinement (AMR) data. A less-explored option for DVR is tree-based tetrahedral AMR data (Tet-AMR), which combines the benefits of unstructured meshes and AMR by having both a coarse unstructured tetrahedral mesh that can represent complex domains, on which acceleration structures can be constructed to perform efficient ray-triangle intersection tests, and a forest of refinement trees, each rooted at a coarse mesh element, increasing detail where needed. Tet-AMR data can be visualized by converting it to an unstructured mesh representation; however, this approach introduces new unstructured elements, increasing memory usage during rendering while decreasing the performance of acceleration structures. We propose leveraging the regularly subdivided nature of the tetrahedral refinement trees by only storing the coarse geometry during rendering. We construct a bounding volume hierarchy over the coarse mesh to efficiently identify the refinement trees from which to sample. Then, we generate the geometry of the finer level elements on the fly when traversing the refinement trees to find the actual elements to sample. We also show that the tree structure can be utilized to implement a dynamic view-dependent level of detail effect, improving performance by decreasing fidelity in regions that minimally affect the final image. It can be used to obtain a density range for each tree, enabling empty space skipping with ray marching renderers or used as local majorant extinctions with delta tracking renderers to improve performance. Our proposed method outperforms or performs comparably to rendering the Tet-AMR as an unstructured mesh, using less memory and enabling the described effect and optimizations on the various datasets we have tested with our GPU renderers.
Benzer Tezler
- Parallel direct volume rendening of unsructed grids based on object-space decomposition
Düzensiz ızgaraların obje uzayı bölünmesine dayanan paralel hacim görüntülenmesi
FERİT FINDIK
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiDOÇ. DR. CEVDET AYKANAT
- Fast direct volume rendering of unstructured grids
Düzensiz ızgaraların hızlı direk hacim görüntülenmesi
HAKAN BERK
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiPROF. DR. BÜLENT ÖZGÜÇ
- Exploiting replicated data for communication load balancing in image-space parallel direct volume rendering of unstructured grids
Düzensiz ızgaralarda görüntü-uzayı paralel hacim görüntüleme için iletişim yükü eşitlemede kopyalanmış veriden faydalanma
ERKAN OKUYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. CEVDET AYKANAT
- Image space decomposition algorithms for sort-first parallel volume rendering of onstructured grids
Düzensiz ızgaraların önce-sırala algoritması kullanarak paralel hacim görüntülenmesi için ekran uzayı bölümleme algoritmaları
HÜSEYİN KUTLUCA
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiDOÇ. DR. CEVDET AYKANAT
- Volumetric rendering techniques for scientific visualization
Bilimsel görüntüleme için hacim boyama yöntemleri
ERHAN OKUYAN
Doktora
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR GÜDÜKBAY