Sparse Voxel Octree

Sparse Voxel Octree (SVO, рус. Разреженное воксельное октодерево) — программная технология, позволяющая делать эффективную детализацию визуализируемых объектов и эффективную обработку облаков точек.

Построение воксельного октодерева

SVO — регулярная иерархическая структура данных, в основе которой лежит регулярная трёхмерная сетка. Первый узел дерева — корень, является кубом, содержащим весь объект целиком. Каждый узел или имеет 8 потомков или не имеет никаких потомков. Эти 8 потомков формируют 2×2×2 регулярных подразбиения родительского узла. Узел с потомками называют внутренним узлом, узел без потомков называют листом. В результате всех подразбиений получается регулярная трёхмерная сетка вокселей, однако, не все воксели содержат части объекта, поэтому в созданном дереве такие воксели не будут содержаться, то есть дерево будет разреженным. Для того, чтобы каждый раз не обрабатывать пустой воксел — вместо сетки используется октодерево, оно также имеет информацию об индексации вокселей и позволяет оптимальным образом находить соседей вокселя и другую информацию.

ИспользованиеПравить

«Sparse Voxel Octree» в качестве структуры данных используется в игровом движке «CryEngine 3» немецкой компании Crytek. В отличие от своего классического назначения, в «CryEngine 3» SVO служит не для хранения вокселей, а для хранения полигонов и «запеченных» геометрии и текстур уровня во время его экспорта. Crytek отдала предпочтение технологии SVO, так как она, в отличие от виртуальных текстур, не требует вычислений на графическом процессоре, обеспечивает автоматическое и корректное создание уровней детализации (LOD), предоставляет возможность создания адаптивных геометрических и текстурных деталей в зависимости от геймплея, а также благодаря ей очень легко управлять геометрией и текстурами и производить их «стриминг» (подгрузку в реальном времени во время работы приложения). Вместе с тем было отмечено большое требование к объёму памяти для SVO. Для ликвидации этого недостатка Crytek использовала агрессивное сжатие текстур и применяла SVO не для всего уровня, а лишь для определённых его частей.^[1]

Согласно Crytek, «Sparse Voxel Octree», наряду с «Sparse Surfel Octrees», может стать одной из ключевых технологий хранения и представления данных в компьютерной графике реального времени в будущем. Были выделены её основные преимущества и недостатки.^[1]

Преимущества^[1]:

SVO как структура данных ориентирована в будущее и подходит для альтернативных методов рендеринга;
очень хорошо подходит для уникальных геометрии и текстур, что будет актуальным в будущем, так как бюджеты на геометрические объекты и текстуры утрачивают свою актуальность;
Обеспечивает истинную свободу для художников;
Естественным образом автоматически реализует схему уровня детализации;
Хорошо подходит для трассировки лучей.

Недостатки^[1]:

SVO не имеет ни инфраструктуры, ни специализированного аппаратного обеспечения;
имеет большие требования к памяти;
всё ещё слишком медленная.

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ³ ⁴ Джеват Ерли, Антон Капланян. Future graphics in games (англ.) (PPT). Crytek (25 июня 2010). — Доклад (презентация), представленный на конференции High Performance Graphics Conference 2010, в котором описываются прошлые и текущие на момент доклада технологии, изобретённые и используемые Crytek, а также рассказывается о перспективных технологиях и подходах, которые появятся в компьютерной графике реального времени в будущем.. Дата обращения: 15 августа 2011.

СсылкиПравить

Jon Olick. SIGGRAPH 2008: Current and Next Generation Parallelism in Games (англ.) (недоступная ссылка — история). SIGGRAPH (14 августа 2008). — Доклад Джона Олика на SIGGRAPH 2008. Дата обращения: 5 июня 2009. Архивировано 1 апреля 2012 года.
admin. Efficient Sparse Voxel Octrees (англ.) (недоступная ссылка — история). realtimerendering.com (17 февраля 2010). Дата обращения: 8 марта 2010. Архивировано 10 апреля 2012 года.
Tero Karras, Samuli Laine, Gregory J. Ward. efficient-sparse-voxel-octrees Open-source implementation of "Efficient Sparse Voxel Octrees" (англ.) (недоступная ссылка — история). Google Code. Дата обращения: 8 марта 2010. Архивировано 10 апреля 2012 года.
Sparse Voxel Octree (SVO) Demo by Jon Olick (англ.) (недоступная ссылка — история). encyclopedia.com. Дата обращения: 8 марта 2010. Архивировано 10 апреля 2012 года.
Samuli Laine, Tero Karras. Efficient Sparse Voxel Octrees – Analysis, Extensions, and Implementation (англ.) (недоступная ссылка — история). NVIDIA Corporation (февраль 2010). Дата обращения: 11 июня 2010. Архивировано 10 апреля 2012 года.

[crytek_future_hpg2010-1] ¹ ² ³ ⁴ Джеват Ерли, Антон Капланян. Future graphics in games (англ.) (PPT). Crytek (25 июня 2010). — Доклад (презентация), представленный на конференции High Performance Graphics Conference 2010, в котором описываются прошлые и текущие на момент доклада технологии, изобретённые и используемые Crytek, а также рассказывается о перспективных технологиях и подходах, которые появятся в компьютерной графике реального времени в будущем.. Дата обращения: 15 августа 2011.

[1]