MULTI-RESOLUÇÃO DE GEOMETRIA DE TERRENOS ARMAZENADOS EM MEMÓRIA SECUNDÁRIA

Visualização de grandes terrenos é um assunto desafiador em computação gráfica. O número de polígonos necessário para representar fielmente a geometria de um terreno pode ser muito alto para ser processado em tempo real. Para resolver tal problema, utiliza-se um algoritmo de multi- resolução, que envia para o processador gráfico (GPU) somente os polígonos mais importantes, sem que haja uma perda na qualidade visual. A quantidade de dados é um outro grande problema, pois facilmente excede a quantidade de memória RAM do computador. Desta forma, um sistema de gerenciamento de dados que não estão em memória principal também é necessário. Este trabalho propõe uma solução simples e escalável para visualizar a geometria de grandes terrenos baseada em três pontos chaves: uma estrutura de dados para representar o terreno em multi-resolução; um sistema eficiente de visualização; e um sistema de paginação e predição dos dados. A estrutura de dados utilizada, assim como em outros trabalhos similares, é a quadtree. Esta escolha justifica-se pela simplicidade, além da eficiência e baixo consumo de memória de uma implementação em vetor. Cada nó da quadtree representa um ladrilho do terreno. A implementação é dividida em duas linhas de execução (threads), uma para gerenciamento dos ladrilhos e outra para visualização. A linha de execução de gerenciamento de ladrilhos é responsável por carregar/remover ladrilhos para/da memória. Esta linha de execução utiliza um mecanismo de predição de movimento da câmera para carregar ladrilhos que possam ser utilizados em um futuro próximo, e remover ladrilhos que provavelmente não serão necessários. A linha de execução de visualização é responsável por visualizar o terreno, fazendo cálculo do erro projetado, eliminando ladrilhos não visíveis e balanceando a estrutura de quadtree para eliminar buracos ou vértices T na superfície do terreno. A visualização pode ser feita de duas formas distintas: baseada no erro máximo tolerado ou na quantidade máxima de polígonos a ser processado.The visualization of large terrains is a challenging Computer Graphics issue. The number of polygons required to faithfully represent a terrain`s geometry can be too high for real-time visualization. To solve this problem, a multiresolution algorithm is used to feed the graphics processor only with the most important polygons, without visual quality loss. The amount of data is another important problem, as it can easily exceed a computer`s RAM. Thus, a system to manage out-of-core data is also required. The present work proposes a simple and scalable solution to visualize the geometry of large terrains based on three key points: a data structure to represent the terrain in multi-resolution, an efficient visualization system and a data paging and prediction system. Similarly to other works, the system uses a quadtree data structure due to its simplicity, along with the efficiency and the low memory use of an array-based implementation. Each node of the quadtree represents a tile of the terrain. The implementation is divided in two threads, one to manage the tiles and the other for visualization. The tile-management thread is responsible for loading/unloading tiles into/from the memory. This thread uses a camera-movement prediction mechanism to load tiles that can be used in the near future and to remove tiles that probably will not be necessary. The visualization thread is responsible for viewing the terrain, computing the projected error, eliminating tiles that are not visible and balancing the quadtree structure in order to eliminate cracks or T-vertices on the terrain`s surface. The visualization can be made by means of a fidelity-based or a budget-based approach