Edição procedimental de terrenos virtuais utilizando curvas de Bézier 3D de baixo grau em GPU
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| dARK ID: | ark:/26339/001300000vjc3 |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil Ciência da Computação UFSM Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação Centro de Tecnologia |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22448 |
Resumo: | The procedural generation of virtual terrains from geospatial data is used in several cate- gories of applications, such as virtual simulators, games, and visualization of GIS data, and often demands the visual integration of roads, rivers, and other terrain features. This work presents a procedural technique for carving paths on virtual terrains generated from Digital Elevation Models (DEM). A path is a feature on the terrain with a well-defined route, such as a road or river. The paths are loaded from vector data and converted from polylines to 3D cubic Bézier curves with C2 continuity and smoothness parameterization. Then, the cubic curves are divided and transformed into quadratic curves and sent to the GPU where our technique processes the entire heightmap in parallel, calculating the displacements to cre- ate excavations and embankments on the terrain along the paths. Our technique employs a spatial hash using the bounding boxes of the curves to reduce calculations on the GPU. The approach of using quadratic curves allows the calculations of point-to-curve distances to be carried out analytically, promoting a substantial improvement in performance when compared to numerical approaches, and allowing reaching times compatible with real-time execution. In addition, the use of a set of carving parameters allows the user to control the dimensions and profile of the paths sculpted in the terrain, changing the width, the lateral inclination, and the smoothing distance, producing smooth and natural-looking paths. |
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Edição procedimental de terrenos virtuais utilizando curvas de Bézier 3D de baixo grau em GPUProcedural editing of virtual terrains using low degree 3D Bézier curves on GPUCurvas de BézierEdição procedimentalTerrenos virtuaisHash espacialTerraplenagemBézier curvesProcedural editingVirtual terrainsSpatial hashingEarthworkCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOThe procedural generation of virtual terrains from geospatial data is used in several cate- gories of applications, such as virtual simulators, games, and visualization of GIS data, and often demands the visual integration of roads, rivers, and other terrain features. This work presents a procedural technique for carving paths on virtual terrains generated from Digital Elevation Models (DEM). A path is a feature on the terrain with a well-defined route, such as a road or river. The paths are loaded from vector data and converted from polylines to 3D cubic Bézier curves with C2 continuity and smoothness parameterization. Then, the cubic curves are divided and transformed into quadratic curves and sent to the GPU where our technique processes the entire heightmap in parallel, calculating the displacements to cre- ate excavations and embankments on the terrain along the paths. Our technique employs a spatial hash using the bounding boxes of the curves to reduce calculations on the GPU. The approach of using quadratic curves allows the calculations of point-to-curve distances to be carried out analytically, promoting a substantial improvement in performance when compared to numerical approaches, and allowing reaching times compatible with real-time execution. In addition, the use of a set of carving parameters allows the user to control the dimensions and profile of the paths sculpted in the terrain, changing the width, the lateral inclination, and the smoothing distance, producing smooth and natural-looking paths.A geração procedimental de terrenos virtuais a partir de dados geoespaciais é empregada em diversas categorias de aplicações, como simuladores virtuais, jogos e visualização de dados de Sistemas de Informação Geográfica (SIG), e frequentemente demanda a inte- gração visual de estradas, rios e outras características do terreno. Este trabalho apresenta uma técnica procedimental para terraplenagem de caminhos em terrenos virtuais gera- dos a partir de Modelos Digitais de Elevação (MDE). Um caminho é uma característica do terreno com um percurso bem definido, como uma estrada ou rio. Os caminhos são carregados a partir de dados vetoriais e convertidos de polilinhas para curvas de Bézier cúbicas 3D com continuidade C2 e parametrização de suavidade. Em seguida, as curvas cúbicas são divididas e transformadas em curvas quadráticas e enviadas para a GPU onde a nossa técnica processa todo o mapa de alturas em paralelo, calculando as movimenta- ções de terra para criar escavações e aterros no terreno ao longo dos caminhos. A nossa técnica emprega um hash espacial utilizando as caixas delimitadoras das curvas para re- duzir os cálculos na GPU. A abordagem de se utilizar curvas quadráticas permite que os cálculos de distância de ponto à curva sejam realizados de forma analítica, promovendo uma melhora substancial no desempenho quando comparado às abordagens numéricas, e permitindo que se alcance tempos compatíveis com execução em tempo real. Além disso, a utilização de um conjunto de parâmetros de terraplenagem permite que o usuário controle as dimensões e o perfil dos caminhos esculpidos no terreno, modificando a lar- gura, a inclinação lateral, e a distância de suavização, produzindo caminhos suaves e com aparência natural.Universidade Federal de Santa MariaBrasilCiência da ComputaçãoUFSMPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoCentro de TecnologiaPozzer, Cesar Tadeuhttp://lattes.cnpq.br/4519764091092504Rutzig, Mateus BeckAzevedo, Vinicius da Costa deNascimento, Bruno Torres do2021-10-18T18:38:36Z2021-10-18T18:38:36Z2020-09-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22448ark:/26339/001300000vjc3porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-10-19T06:00:41Zoai:repositorio.ufsm.br:1/22448Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2021-10-19T06:00:41Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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