Journal of Korea Spatial Information System Society
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v.11
no.2
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pp.73-78
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2009
Real-time 3D visualization of terrain data is one of the important issues in GIS(Geographic Information System) field. We present a real-time terrain rendering engine that can use several types of GIS data source such as DEM(Digital Elevation Map), DTED(Digital Terrain Elevation Data) and LIDAR(Light Detection And Ranging). Our rendering engine is a quadtree-based terrain rendering framework with several acceleration modules. This can generate an ocular and binocular image. Also it can be applied to the flight simulation, walk-through simulation and a variety of GIS applications.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.9
no.1
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pp.127-136
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2006
Shaded relief is used in the analysis of digital terrain model, but accurate shadow zone has not been affirmed on account of idea only shadow of terrain that would be in shadow are shaded. This study is to analyze each display difference of a digital terrain model by grasping the shadow characteristics of terrain and comparing shaded relief function used terrain display of GIS with a rendering technique. After terrain with road in subject area is selected and created to digital terrain model of TIN, shaded relief and rendering according to altitude and azimuth of the sun at 9:00 am and 3:00 pm is applied. As the results, only backward portions of the terrain that is in shadow from the sunlight are shaded in case of shaded relief. The rendering created the shadow, which is cast by terrain features. By these mutual comparison, this study represented data for understanding of shaded relief. And it is expected that the rendering method could be used to analyze sunshine influence.
Rendering of 3D terrain data in real-time is difficult because of its large scale. So, it is necessary to use level-of-detail(LOD) that uses fewer data, but makes almost similar image to the original. We present an algorithm for real-time LOD generation and rendering of 3D terrain data. The algorithm applies wavelet transform to the terrain data, and then generates quadtree based view-dependent LOD using wavelet coefficients that are the output of wavelet transform. It also uses frame-to-frame coherence and view culling for high frame rates.
The geometric structure constructs terrain from height map and non-periodically tiling with Wang tile for the detail description. It will be able to express detail bump using parallax mapping to add decal data together with height data in tile. We solve the problem when the real-time rendering and propose improving of parallax mapping for the terrain.
In terrain visualization, the quadtree is the most frequently used data structure for progressive mesh generation. The quadtree provides an efficient level-of-detail selection and view frustum culling. However, most applications using quadtrees are performed by the CPU, since the hierarchical data structure cannot be manipulated in a programmable rendering pipeline. For this reason, quadtree-based methods show lower performance and higher dependancy of CPU in comparison to GPU-based methods. We present a quadtree-based terrain-rendering method for GPU execution that uses vertex multiplication. It offers higher performance than previous CPU-based quadtree methods, without loss of image quality.
Recent terrain rendering applications such as 3D games and virtual reality, use GPU-based ray-casting method for rendering high-quality scenes in realtime. As the size of terrain dataset grows bigger, the rendering speed will be decreased by the increase of the number of texture samplings. To accelerate the conventional ray-casting, we propose an efficient ray casting method with subdivided bounding boxes which are based-on GPU quadtree traversal. The subdivision of the terrain's bounding box can reduce the empty spaces effectively. By performing the ray-casting with this compact bounding box, we can efficiently reduce computation with empty space skipping. Unlike the recent quadtree-based empty space skipping techniques which perform the tree traversal at each ray, our method traverses the tree only once per frame. Therefore, we can save much computational time.
It is hard to represent massive terrain data in real-time even using recent graphics hardware. In order to process massive terrain data, mesh simplification method such as continuous Level-of-Detail is commonly used. However, existing GPU-based methods using quad-tree structure such as geometry splitting, produce lots of vertices to traverse the quad-tree and retransmit those vertices back to the GPU in each tree traversal. Also they have disadvantage of increase of tree size since they construct the tree structure using texture. To solve the problem, we proposed GPU-base chunked LOD technique for real-time terrain rendering. We restrict depth of tree search and generate chunks with tessellator in GPU. By using our method, we can efficiently render the terrain by generating the chunks on GPU and reduce the computing time for tree traversal.
The paper presents an efficient algorithm based on ROAM for visualization of large scale terrain models in real-time. The quality and smoothness of the terrain data visualization within a 3D interactive environment is preserved, while the complexity of the algorithm is kept on a reasonable level. The main contribution of the paper is an introduction of a number of efficient techniques such as implicit coordinates method within the patch array representing ROAM and the viewpoint dependent triangle rendering method for dynamic level of detail (LOD) updates. In addition, the paper presents experimental comparison of a variety of culling techniques, including a newly introduced method: relational position culling. These techniques are incorporated in the visualization software, which allows to achieve more realistic terrain representation and the real-time level of detail reduction.
Since large terrain data can not be loaded on the GPU or CPU memory at once, out-of-core methods which read necessary part from the secondary storage such as a hard disk are commonly used. However, long delay may occur due to limited bandwidth while loading the data from the hard disk to memory. We propose efficient rendering method of large terrain data, which compresses the data with wavelet technique and save its coefficients in RGBA channel of an image us, then decompresses that in rendering stage. Entire process is performed in GPU using Direct Compute. By reducing the amount of data transfer, performing wavelet computations in parallel and doing decompression quickly on the GPU, our method can reduce rendering time effectively.
In recent researches, several LOD techniques are used for real-time visualization of large sized terrain data. However, during mesh simplification, geometry popping may occur in consecutive frames, because of the geometric error. We propose an efficient method for reducing the geometry popping using roughness map and bias map. A roughness map and a bias map are used to move vertices of the terrain mesh to appropriate position where they minimize the geometry errors. A roughness map and a bias map are represented as a texture suitable for GPU processing. Moving vertices using bias map is processed on the GPU, so the high-speed visualization can be possible.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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