Rendering Volumétrico basado en Mecanismos de Manejo de Texturas

Ciro Durán <ciro (arroba) ldc (punto) usb (punto) ve>
Francisco Morillo <francisco (arroba) ldc (punto) usb (punto) ve>

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Resumen
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Bibliografía

Resumen

Rendering Volumétrico (VR por sus siglas en inglés) es una técnica para hacer proyecciones bidimensionales a partir de datos tridimensionales discretos. Las aplicaciones principales de esta técnica está en la visualización de datos médicos, geológicos o como medio para hacer representaciones de dinámica de fluidos.

Este proyecto de grado tiene por objetivo evaluar la manera que el hardware gráfico convencional puede ser utilizado para lograr visualizaciones de buena calidad y alto desempeño. Si se observa VR como un proceso físico, simula el comportamiento de la luz al atravesar un medio semitransparente que involucra una evaluación costosa en tiempo y espacio. Nuevos enfoques en este problema tratan de acelerar la simulación al tener trozos del proceso pre-calculados.

La meta de este trabajo fue la implementación y evaluación de diversas técnicas de VR directo (ray casting y basado en el uso de texturas), as´ı como la implementación de los trabajos de Westermann & Sevenich y Engel, Kraus & Ertl. Estos últimos dos trabajos se enfocan en el uso de
mecanismos de manejo de texturas y pre-cálculos de la integral de VR (pre-integración) para lograr resultados con alta calidad y rapidez que pueden competir junto a otras técnicas más refinadas de mayor complejidad.

Para tener un punto de referencia en cuanto a desempeño y calidad se evaluaron las técnicas de VR directo implementadas usando técnicas avanzadas de OpenGL y Cg (C para gráficos). Finalmente se realizaron pruebas para comparar la calidad y desempeño de ambos tipos de técnicas y se contrastó contra los resultados publicados. Los resultados muestran que la visualización de datos usando VR sobre hardware gráfico convencional es viable en tiempo real.

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Gallería

**Screenshots finales**
Ejemplo de VR directo	2D Object-Aligned Textures - Skull	3D Object-Aligned Textures - Gray matter	Engel, Kraus & Ertl implementation - Muscle and Skin
Engel, Kraus & Ertl implementation - Fat	Engel, Kraus & Ertl implementation - Skull	Multivolumes - 3 classes: Fat, Skull and Gray matter	Multivolumes - 4 classes: Muscle and Skin, Skull, Fat, Gray matter
Multivolumes - 4 classes: Muscle and Skin, Skull, Fat, Gray matter. Other colors.	Multivolumes - 4 classes: Muscle and Skin, Skull, Fat, Gray matter. Other colors.	Software ray casting - Glial matter	Software ray casting - Gray matter, Muscle and Skin, and White matter.
Westermann after ray casting - Skull	Westermann after ray casting - Muscle and Skin	Differences between eye-aligned and object-aligned slices	Volume and texture proportions
Westermann after ray casting - 2 classes: Gray matter and Fat.	Demonstration of popping between 2 2D Texture sets	Texture overlapping demonstration

**Primeros screenshots**
Gray matter - Full opacity	Gray matter - Half opacity	Gray matter - Other material color	Muscle and Skin - Full opacity
Muscle and Skin - Half opacity	Muscle and Skin - Almost no opacity	Multiple volume software ray casting - Gray matter, Muscle and Skin

**Gráficas de resultados**
Data dispersion	Data occupancy	2D Textures rotating - Zoom 1.0	2d Textures rotating - Zoom 2.0
3D Textures Object-Aligned rotating - Zoom 1.0	3D Textures Object-Aligned rotating - Zoom 2.0	3D Textures Eye-Aligned rotating - Zoom 1.0	3D Textures Eye-Aligned rotating - Zoom 2.0
Multitexture implementation	Engel, Kraus & Ertl implementation	Westermann & Sevenich implementation - Zoom 1.0	Westermann & Sevenich implementation - Zoom 2.0

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Presentaciones

Hemos publicado unas láminas sobre nuestra tesis para un curso introductorio de computación gráfica.

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Bibliografía

Klaus Engel, Martin Kraus, and Thomas Ertl. High-quality pre-integrated volume rendering using hardware-accelerated pixel shading. Eurographics / SIGGRAPH Workshop on Graphics Hardware, 2001. [Sitio]
Rudiger Westermann and Bernd Sevenich. Accelerated volume ray-casting using texture mapping. IEEE Visualization 2001, 2001.

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Tesis: Rendering Volumétrico basado en mecanismos de manejo de texturas
Autores: Ciro Durán <ciro (arroba) ldc (punto) usb (punto) ve>, Francisco Morillo <francisco (arroba) ldc (punto) usb (punto) ve>.
Fecha: 26 julio, 2006, 2:41 A.M.