Computación E Informatica

Visualización de Terrenos
con Tarjetas de Video
Programables GPU

TESIS DE GRADO EN INGENIERÍA EN
INFORMÁTICA

FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

TESISTA:

Lucas Enrique Guaycochea

DIRECTOR: Ing. Horacio Antonio Abbate

OCTUBRE 2011

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA EN INFORMÁTICA

Tesis de Grado

Visualización de Terrenoscon Tarjetas de Video
Programables GPU

Resumen
La visualización de terrenos es un tema importante y popular en el área de la
computación gráfica. El problema que se presenta es lograr una visualización en
tiempo real de terrenos extensos aptos para aplicaciones interactivas como
simuladores de vuelo. El interés reside en administrar eficientemente la gran
cantidad de datos utilizados paramodelar la superficie de un terreno extenso y
detallado.
Este trabajo presenta una solución que parte de representar el terreno
utilizando distintas resoluciones para diferentes regiones del mismo. La resolución o
nivel de detalle a utilizar en cada región se administra de manera dinámica en
tiempo de ejecución.
Es motivo de interés del trabajo estudiar las propiedades y características delos hardware gráficos actuales. Se evalúan las novedades introducidas por las
tarjetas de video o GPU que responden al modelo Shader Model 4.0. El análisis de
este hardware gráfico es necesario ya que la implementación de parte de la
solución en las unidades programables de las tarjetas permite obtener mejores
resultados.
La solución presentada consiste en el diseño y la implementación deuna
técnica simple, que obtiene como resultado una visualización precisa con un buen
rendimiento. La técnica propuesta está basada en la técnica Geometry Clipmaps
que pertenece al estado del arte del tema. Además, la misma brinda una
visualización donde el error de aproximación, producto de utilizar resoluciones
menores a la máxima disponible, que es percibido por el usuario se encuentraacotado a un valor umbral que se considera despreciable.
Por último, la implementación aprovecha el poder de procesamiento de las
GPU modernas utilizando la librería gráfica Direct3D 10. Los resultados obtenidos
permiten la navegación en tiempo real de grandes extensiones de terreno,
consumiendo poco procesamiento de CPU.

Abstract
Terrain visualization is an important and popular aspect in thecomputer
graphics area. The problem involved consists in achieving a real-time visualization
of large terrains in order to develop interactive applications such as flight
simulators. The key point is to efficiently manage the great amount of data that is
used to model large and detailed terrain surfaces.
This work presents a solution where the terrain is represented using several
resolutionsin different regions of its surface. The resolution or level of detail used
to represent each region is dynamically managed in runtime.
This thesis is also focused on the study of current graphics hardware
properties and capabilities. The novel characteristics introduced in the GPUs that
support Shader Model 4.0 are analyzed. This analysis is necessary in order to
implement part of thesolution using the graphics processing units available in the
GPUs so as to obtain better results.
The solution that is presented consists in the design and implementation of a
simple terrain rendering technique that achieves a precise visualization with a good
performance. The technique introduced is based on Geometry Clipmaps that
belongs to the state-of-the-art. Moreover, our technique achievesan error-bounded
visualization. That means that the perception of the approximation error,
introduced by the use of different levels of detail, is bounded.
Finally, the implementation takes advantage of modern GPU processing power
using Direct3D 10 graphics library. The results obtained allow a real-time
navigation over large terrain extensions, consuming little CPU processing time.

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