CRS4 Visual Computing Group(www.crs4.it/vic/)

(1)

RS4 Visual Computing Group(www.crs4.it/vic/)

Elaborazione Elaborazione Elaborazione

Elaborazione e e e e Visualizzazione di Visualizzazione di Visualizzazione di Visualizzazione di Modelli di Grandi Dimensioni di

Modelli di Grandi Dimensioni di Modelli di Grandi Dimensioni di Modelli di Grandi Dimensioni di Terreni

Terreni Terreni Terreni

E. Gobbetti F. Marton F. Bettio G. Pintore

CRS4 Visual Computing Group

(2)

S4 Visual Computing Group(www.crs4.it/vic/)

CRS4: Visual Computing Group CRS4: Visual Computing GroupCRS4: Visual Computing Group CRS4: Visual Computing Group

• Staff

– 6+ persone

• Ricerca e sviluppo

– Geometry processing / rendering

– Visualizzazione di modelli complessi a larga scala – Visualizzazione scientifica – VR & Simulation

• Servizi

– Sci Viz + Post production

(3)

Visualizzazione interattiva di Visualizzazione interattiva di Visualizzazione interattiva di Visualizzazione interattiva di modelli complessi

modelli complessi modelli complessi

modelli complessi a a a a larga scalalarga scalalarga scalalarga scala

Xeon 2.4GHz / 1GB RAM / 70GB SCSI 320 Disk / NVIDIA 6800GTS

(4)

Visualizzazione interattiva di Visualizzazione interattiva di Visualizzazione interattiva di Visualizzazione interattiva di modelli complessi

modelli complessimodelli complessi

modelli complessi a a a a larga scala larga scala larga scala larga scala

• Problema: gestire modelli di complessità illimitata su macchine con risorse finite

– Ipotesi: meno dati sullo schermo (N) che nel modello (K →∞→∞→∞→∞) – Soluzione: tecniche output-sensitive (O(N), non O(K))

I/O

Modello Schermo

10-100 Hz O(N=1M-100M)

pixels O(K=illiminato) bytes

(triangoli, punti, …)

Banda limitata

(rete/disco/RAM/CPU/PCIe/GPU/…)

Punto di vista e parametri di visualizzazione

(5)

Il Il Il

Il nostro contributo di ricercanostro contributo di ricercanostro contributo di ricercanostro contributo di ricerca

“

““

“^GPUGPUGPUGPU----friendly outputfriendly outputfriendly outputfriendly output----sensitive techniques”sensitive techniques”sensitive techniques”sensitive techniques”

BDAM - Local Terrain Models

Gobbetti/Marton (CRS4),

Cignoni/Ganovelli/Ponchio/Scopigno (CNR)

EUROGRAPHICS 2003

P-BDAM - Planetary terrain models

IEEE Visualization 2003

Adaptive Tetrapuzzles – Dense meshes

SIGGRAPH 2004

Layered Point Clouds – Dense clouds

Gobbetti/Marton (CRS4)

SPBG 2004 / Computers & Graphics 2004

Far Voxels – General

SIGGRAPH 2005

(6)

Il Il Il

Il nostro contributo di ricercanostro contributo di ricercanostro contributo di ricercanostro contributo di ricerca

“

““

“^GPUGPUGPUGPU----friendly outputfriendly outputfriendly outputfriendly output----sensitive techniques”sensitive techniques”sensitive techniques”sensitive techniques”

BDAM - Local Terrain Models

EUROGRAPHICS 2003

P-BDAM - Planetary terrain models

IEEE Visualization 2003

Adaptive Tetrapuzzles – Dense meshes

SIGGRAPH 2004

Layered Point Clouds – Dense clouds

SPBG 2004 / Computers & Graphics 2004

Far Voxels – General

SIGGRAPH 2005

MESH-BASED FRAMEWORK

MESH-LESS FRAMEWORK

(7)

Visualizzazione di Terreni Visualizzazione di Terreni Visualizzazione di Terreni

Visualizzazione di Terreni a a a Larga a Larga Larga Larga Scala

ScalaScala Scala

• Caratteristiche:

– Informazione di altezza e colore

– Elevata risoluzione

– Larga scala (planetaria) – O(10⁸-10⁹) campioni – Velocità interattive su

standard PC

• Tecniche necessarie:

– Eliminazione parti nascoste – Tecniche multiresoluzione – Gestione dati out-of-core

– Compressione dati Modello del pianeta Marte, 1.5 G campioni di altezza

(8)

BDAM BDAM BDAM BDAM

Batched Dynamic Adaptive Meshes Batched Dynamic Adaptive MeshesBatched Dynamic Adaptive Meshes Batched Dynamic Adaptive Meshes

• Struttura multirisoluzione

– 2 alberi binari di patch triangolari – ogni patch costituita da ~2000

triangoli:

– ogni livello è una rappresentazione semplificata del successivo

– dataset di origine suddiviso in patch triangolari

• Permette rappresentazione dipendente dal punto di vista

– assemblaggio di patch a diversi livelli di risoluzione.

– continuità tra patch di livelli adiacenti

(9)

Compressione dati su griglia Compressione dati su griglia Compressione dati su griglia Compressione dati su griglia regolare

regolareregolare regolare

• Idea di compressione

– Salvare per ogni livello solo I nuovi punti come delta quantizzati rispetto alla predizione del livello precedente

• Struttura multirisoluzione:

– decomposizione wavelet non standard del dataset

originale.

⇒ BDAM + Wavelets!

• Esempio: pianeta Marte

• 1.5 miliardi di campioni

• Compresso a 75 MB

• Errore Massimo: 50 metri

(XYZ)₀

(XYZ)₁ (XYZ)₂

(XYZ)₃

(10)

Utilizzo avanzato schede grafiche Utilizzo avanzato schede graficheUtilizzo avanzato schede grafiche Utilizzo avanzato schede grafiche

• Moderne schede grafiche

– Programmabilità

• assicura precisione submetrica a scala planetaria (P-BDAM) – Comunicazione dati per

blocchi

• Vertex Buffer Objects – Sfruttare paralellismo tra

CPU e GPU

– Cache di dati recenti all’interno della scheda grafica

(11)

Accesso dati Accesso datiAccesso dati

Accesso dati / Streaming/ Streaming/ Streaming/ Streaming

• Dati salvati in una struttura

multirisoluzione mantenuta out-of-core

• Accesso ai dati attraverso data access layer

– Memory map per dati locali – TCP/IP per dati remoti

• Client

– Effettua richieste asincrone per evitare

ritardi dovuti a latenza di risposta Client Renderer Server

Data Index tree

Data Access Layer

(12)

BDAM BDAM BDAM

BDAM –––– ConclusioniConclusioniConclusioniConclusioni

Cignoni, Ganovelli, Gobbetti, Marton, Ponchio, and Scopigno.

Planet-Sized Batched Dynamic Adaptive Meshes (P-BDAM).

In Proceedings IEEE Visualization. Pages 147-155. October 2003.

Cignoni, Ganovelli, Gobbetti, Marton, Ponchio, and Scopigno.

BDAM - Batched Dynamic Adaptive Meshes for High Performance Terrain Visualization.

Computer Graphics Forum, 22(3): 505-514, 2003. Proc. Eurographics.

Gobbetti, Marton, Cignoni, Di Benedetto, and Ganovelli.

C-BDAM - Compressed Batched Dynamic Adaptive Meshes for Terrain Rendering.

Computer Graphics Forum, 25(3), September 2006. (Proc. Eurographics)

Tecnica innovativa sviluppata per applicazioni di simulazione

• Generazione di superfici continue a risoluzione variabile per assemblaggio di patch precalcolati (BDAM).

• Compressione wavelet con garanzia di accuratezza (C- BDAM)

• Applicato a numerosi casi di test (da livello cittadino alla scala planetaria)

• Allo stato dell’arte nel campo della visualizzazione

multirisoluzione di terreni Gobbetti, Marton, Cignoni, Di Benedetto, Ganovelli

C-BDAM - Compressed Batched Dynamic Adaptive Meshes for Terrain Rendering

Computer Graphics Forum, 25(3), Sept. 2006. Proc. Eurographics 2006.

(13)

Risultati di Visualizzazione Risultati di VisualizzazioneRisultati di Visualizzazione Risultati di Visualizzazione

• Test PC:

– Linux 2.6.15

– single AMD 1.8 GHz CPU – 2 GB RAM, SATA 10000 rpm

150 GB hard drive,

– PCI Xpress NVIDIA 7800GT

• Finestra 1280x1024

• Velocità

– Media 90 Hz – Minima 60 Hz

• Triangoli al secondo

– Media planare 130 Mtri/s – Massima planare 157 Mtri/s – Media sferico 100 Mtri/s – Massima sferico 125 Mtri/s

(14)

Navigatore 3D: il territorio della Navigatore 3D: il territorio della Navigatore 3D: il territorio della Navigatore 3D: il territorio della Sardegna in tre dimensioni

Sardegna in tre dimensioniSardegna in tre dimensioni Sardegna in tre dimensioni

• Visualizzatore basato su

tecnologia sviluppata da CRS4

– Integrazione e collegamento a database regionali a carico di CORE

• Vantaggi:

– Sfruttamento di risultati di ricerca di base (nuovi metodi applicati a casi pratici)

– RAS dispone in-house di

strumenti allo stato dell’arte che può adattare al bisogno

• Usi professionali

• Promozione territorio

• Collegamento ad altri strumenti

– Il cittadino ha accesso a

informazioni pubbliche altrimenti difficilmente consultabili

– Molte possibilità di sviluppo future

(15)

Navigatore Sardegna Navigatore Sardegna Navigatore Sardegna

Navigatore Sardegna 3D3D3D3D

• Scaricabile dall’indirizzo:

– http://www.sardegna3d.it/