Modeling of erosion impact on geometric objects

Simulace eroze je důležitým problémem v oblasti počítačové grafiky. Nejvýznamnějšími erozními procesy v přírodě jsou zvětrávání a hydraulická eroze. Mnoho metod se těmito problémy zabývá, ale většinou jsou tyto metody založeny na výškových mapách nebo volumetrických datech. Výškové mapy neumožňují simulaci složitých plně trojrozměrných scén, zatímco volumetrická data mají vysoké paměťové nároky. Tato disertační práce zkoumá výhody reprezentace erodovaných objektů pomocí trojúhelníkových sítí a navrhuje řešení problémů, které vznikají v důsledku použití této datové struktury. Trojúhelníkové sítě se ukázaly být vhodnou datovou strukturou pro použití při simulaci eroze díky jejich adaptivitě a možnosti modelovat složité konkávní prvky scény. Použití trojúhelníkových sítí však přináší nové problémy, například problém vzniku nekonzistence sítě v důsledku silné eroze nebo problém simulace složitých scén složených z více materiálů. Tato práce zkoumá zmíněné problémy a navrhuje jejich možná řešení.ObhájenoErosion simulation is an important problem in the field of computer graphics. The most prominent erosion processes in nature are weathering and hydraulic erosion. Many methods address these problems but they are mostly based on height fields or volumetric data. Height fields do not allow the simulation of complex fully 3D scenes while the volumetric data have high memory requirements. This thesis explores the advantages of representing the eroded objects as triangular meshes and proposes solutions to problems that arise due to the use of this data structure. Triangular meshes prove to be an advantageous data structure for erosion simulations due to their adaptivity and the possibility to model complex concave features. However, the use of the triangular meshes brings new problems to the erosion simulation, such as the problem of creation of an inconsistency in the mesh due to heavy erosion or the problem of simulation of complex scenes composed of multiple materials. This thesis explores these problems and suggests possible solutions