ETH Zurich - D-INFK - IVC - CGL - Teaching - Former Courses

Seminar Talks 1997 (SS 97)


Seminar - Sommersemester 1997

Talisman: Commodity Realtime 3D Graphics for the PC
J. Torborg, J. T. Kajiya

Student: Ivo Sele
Betreuer: Thomas Sprenger

Abstract:
Talisman ist eine neue 3D Graphik und Multimedia HardwareArchitektur von Microsoft. Sie nutzt die zeitliche und räumliche Kohärenz von 3D Animationen aus und reduziert dadurch die Kosten von Animationen in hoher Qualität. Individuell animierte Objekte werden in unabhängige Bildschichten gerendert, welche mit Video-Rate zusammengesetzt werden. Während der Komposition der Bildschichten werden affine Transforma- tionen auf diese angewandt, um 3D Bewegungen der Objekte zu simulieren. Bildkompression wird für Texturen und Bildschichten verwendet. Dadurch werden die Kapazitäts- und Bandbreitenanforderungen reduziert.

The Lumigraph
S. J. Gortler, R. Grzeszczuk, R. Szeliski, M. F. Cohen

Light Field Rendering
M. Levoy, P. Hanrahan

Student: Patrick Diezi
Betreuer: Lars Lippert

Abstract:
Light Field Rendering und Lumigraph sind zwei neue, auf dem Ansatz des Image Based Rendering basierende Methoden zur schnellen Generierung von realistischen Bildern in Realtime. Dabei wird das Outputbild aus verschiedenen Teilen aus diversen Samples einer Kollektion von vorgängig erstellten Bildern generiert. Die Kollektion umfasst Bilder einer statischen Szene mit fixer Beleuchtung, welche von synthetischer, realer oder gemischter Herkunft sind. Die Unabhängigkeit der Methoden von der Komplexität der Szene wie auch der Beleuchtung ermöglichen es, dass der Benutzer interaktiv seine virtuelle Kamera setzen und das Objekt in Realtime betrachten kann.

Progressive Meshes
H. Hoppe

Student: Martin Knecht
Betreuer: Oliver Staadt

Abstract:
Geometrische Modelle mit vielen Details sind alltaeglich geworden in der Computergrafik. Diese Modelle, meist durch Dreiecksvermaschungen, fordern Rendering Performance, Bandbreite und Speicherkapazitaet. Dieses Paper fuehrt die sogenannte PROGRESSIVE MESH (PM) REPRESENTATION ein, welche als neue Grundlage fuer das Speichern und Uebertragen von Dreiecksvermaschungen benutzt werden kann. Diese effiziente und verlustfreie Methode kann in verschiedenen Gebieten der Computergrafik eingesetzt werden: fuer smooth Geomorphing of level-of-detail Approximations, Progressive Transmission, Mesh Compression und Selective Refinement.

Geometry Compression Through Topological Surgery
G. Taubin, J. Rossignac

Student: Peter Wepf
Betreuer: Thomas Sprenger

Abstract:
Es wird eine neue Kompressionsmethode fuer 3D-Meshes vorgestellt, welche durch geschickte Kombination von Geometrie- und Topologieinformation hoehere Kompressionsraten als bisherige Methoden erreicht. Im Schnitt werden zur Speicherung der Topologie eines Meshes nur noch 2 Bits pro Eckpunkt benoetigt. Das Einfuehren einer Schaetzfunktion erlaubt es, die Koordinaten der Eckpunkte kompakt abzulegen.

Automatic Reconstruction of B-Spline Surfaces of Arbitrary Topological Type
M. Eck, H. Hoppe

Student: Daniel Bielser
Betreuer: Martin Roth

Abstract:
Matthias Eck und Hugues Hoppe entwickelten ein Verfahren, das aus einer Menge von Oberflaechenpunkten eines gescannten realen Objekts vollautomatisch eine B-Spline Repraesentation berechnet. Fuer die berechnete B-Spline-Repraesentation wird anschliessend die Moeglichkeit geboten, diese soweit zu Verfeinern, bis sie sich einem vorgegebenen Fehlermass entsprechend nahe an die Ausgangspunkte anschmiegt.

D-NURBS: A Physics-Based Framework for Geometric Design
H. Qin, D. Terzopoulos

Student: Alvaro Fussen
Betreuer: Martin Roth

Abstract:
Die Modellierung von Kurven mit einer rationalen Darstellung ist zwar sehr flexibel, kann aber auch recht umstaendlich, und fuer den Designer nicht unbedingt intuitiv in der Handhabung sein. D-NURBS bauen auf dem Ansatz rationaler B-Splines auf, um deren Flexibilitaet zu erhalten, versuchen jedoch durch eine von der Physik her motivierte Dynamik dem Benutzer eine vereinfachte Modellierung zur Verfuegung zu stellen. Kurven werden somit nicht mehr durch Kontrollpunkte, deren Gewichte und veraendern der Knotenvektoren bestimmt, sondern durch Kraefte. Der Designer biegt gewissermassen die Kurve in die gewuenschte Form.

View Morphing
S. M. Seitz, C. R. Dyer

Student: Christian Limpach
Betreuer: Rolf Koch

Abstract:
Mittels Image Morphing ist es moeglich viele interessante 3D Effekte anhand einfacher Bildtransformationen zu berechnen. View Morphing ist eine Methode, welche es mittels einfachen geometrischen Projektionen ermoeglicht Uebergaenge zu erzeugen, bei welchen sich die Kamerasicht oder die Objektpositionierungen aendern. Dabei werden die Bilder zuerst transformiert. Dann werden die Zwischenbilder fuer den Uebergang erzeugt, welche dann in einem letzten Schritt wieder zuruecktransformiert werden. Diese Methode kann auf jegliches Bildmaterial angewendet werden, da keine 3D Information ueber den Bildinhalt benoetigt wird.

Fusion of 3D Shapes
P. Decaudin, A. Gagalowicz

Student: Tobias Strasser
Betreuer: Thomas Sprenger

Abstract:
Die Erstellung, Darstellung und Animation von komplexeren Objekten, basierend auf einfachen Primitiven, ist ein wichtiges Gebiet in der Computer Grafik. In diesen zwei Papers werden unterschiedliche Ansaetze und Algorithmen praesentiert, welche es erlauben solche Objekte zu generieren. Ein wichtiges Merkmal dieser Objekte sind ihre glatten Oberflaechen, welche ihnen eine organische Charakteristik verleihen. Die Ansaetze sind aber grundverschieden.
Das erste Paper geht von Mesh-Strukturen aus, welche dann mit geeigneten Algorithmen Verschmolzen werden koennen. Des weiteren werden verschiedene Anwendungen praesentiert, wie ein Creation-, ein Animations- und ein Morphingtool.
Im anderen Paper wird ein Skalarfeld definiert, in welchem sich mehrere felderzeugende Primitiven befinden. Die Isoflaeche der supperponierten Felder definiert dann ein Objekt (auch Blobb genannt). Es wird ein Algorithmus vorgestellt, welcher aus Range-Scanner-Daten eine optimale Menge von Primitiven auswaehlt, so dass ihr "Blobb" die Oberflaeche der Scanner-Daten moeglichst gut approximiert.

The Hemi-cube, a Radiosity Solution for Complex Environments
M. F. Cohen, D. P. Greenberg

Student: Andreas Signer
Betreuer: Lars Lippert

Abstract:
"The Hemi-Cube: A Radiosity Solution for Complex Environments" praesentiert eine Methode zur Berechnung der diffusen Reflexionen zwischen Objekten in komplexen Szenen. Verdeckte Oberflaechen und Schatten werden korrekt berechnet. Jedes Objekt wird als sekundaere Lichtquelle behandelt. Effekte wie color bleeding zwischen Oberflaechen oder Halbschatten entlang Schattengrenzen sind ebenfalls moeglich. Weiterhin sind die Berechnungen unabhaengig vom Betrachter- standort. Aenderungen von Lichtquellen und/oder Objektreflektivitaeten haben nur einen minimalen zusaetzlichen Aufwand zur Folge.

The Zonal Method for Calculating Light Intensities in the Presence of Participating Medium
H. E. Rushmeier, K. E. Torrance

Student: Matthias Zwicker
Betreuer: Lars Lippert

Abstract:
Dieser Bericht beschreibt die Grundlagen der zonalen Radiosity Methode zur Simulation globaler Beleuchtungsverhaeltnisse. Ausgehend von der Theorie der Waermestrahlung wird ein physikalisches Modell erstellt, welches den Transport von Lichtenergie in partizipierenden Medien sowie die ideal diffuse Streuung und Reflexion in Volumenelementen bzw. auf Oberflaechen beschreibt. Damit koennen Effekte wie color-bleeding oder diffuse Lichtquellen korrekt wiedergegeben werden. Typische partizipierende Medien sind Nebel, Staub, Dunst oder Flammen. Die Implementation stuetzt sich auf eine Erweiterung des hemi-cube Algorithmus, mit der beliebig komplexe Geometrie behandelt werden kann. Das Verfahren beruecksichtigt verdeckte Flaechen und berechnet korrekte Halbschatten.

Interactive Multiresolution Mesh Editing
D. Zorin, P. Schröder, W. Sweldens

Student: Christoph Burkhalter
Betreuer: Markus Gross

Abstract:
In diesem Paper wird ein interaktiver Editor fuer 3D Objekte vorgestellt. Er basiert auf zwei grundlegenden Algorithmen: Analysis, welches als eine Art Vereinfachungsfilter angesehen werden kann, uns Synthesis, das dazugehoerende Gegenstueck, welches das urspruengliche Mesh wieder herstellt. Die Algorithmen sind adaptiv, das heisst sie passen sich automatisch den gegebenen Ressourcen an. Im Anhang finden sich einige Bilder, die Resultate des Editors zeigen.

A Volumetric Method for Building Complex Models from Range Images
B. Curless, M. Levoy

Student: Oscar Chinellato
Betreuer: Rolf Koch

Abstract:
In vergangenen Jahren wurden viele Verfahren entwickelt, die aus mehreren Scans eines Objektes dessen Rekonstruktion berechneten. Von diesen Methoden werden einige Eigenschaften (Robustheit, Lochfuellfaehigkeit, Inkrementelles Update, ...) gefordert, keine, bis auf die hier vorgestellte, konnte sie jedoch alle erfuellen.
Aufgrund der zeit- und speichereffizienten Implementation (dank Resampling, Mapping und Run-Length-Encoding), des simplen Updates und der einfachen Beschreibung von Loechern (Uebergaenge zwischen leeren und nicht gesehenen Bereichen) ist es moeglich, in akzeptabler Zeit, bis zu 70 Scans aufzunehmen, zu verarbeiten und zu einem detailgetreuen Modell von bis zu 2.5 Mio. Dreiecken zu vereinen.

Embedded Image Coding Using Zerotrees of Wavelet Coefficients
J. M. Shapiro

Student: Joachim Büchse
Betreuer: Oliver Staadt

Abstract:
Vortrag basierend auf dem Paper Embedded Image Coding using Zerotrees of Wavelet Coefficients von Jerome M. Shapiro. Das von Shapiro 1993 vorgestellte Verfahren gilt bis heute als State-of-the-Art-Verfahren zur Komprimierung von Bildern bei extrem niedrigen Datenraten. Das eingebettete Verfahren erlaubt die Darstellung von Vorabversionen des komprimierten Bildes bei einer Übertragung über langsame Kanäle. Die dabei erreichte Qualität übertrifft jene von JPEG in den meisten Fällen.

Interactive Multiresolution Surface Viewing
A. Certain, J. Popovic, et al.

Student: Daniel Estermann
Betreuer: Oliver Staadt

Abstract:
Multiresolution Analysis hat sich als geeignetes Mittel erwiesen für die Kompression, die progressive Übertragung von Oberflächen, und zur Kontrolle verschiedener Auflösungsstufen (level of detail). Im behandelten Paper werden vorgängige Arbeiten in zwei Bereichen erweitert: Einerseits wird gezeigt, dass die Trennung der Farbe von der Geometrie die Ausnutzung von Texture-Mapping-Hardware ermöglicht. Andererseits beschreiben die Autoren erstmals wirklich effiziente Algorithmen und Datenstrukturen, welche es erlauben, aus groben Näherungen immer genauere Approximationen von farbigen Gitteroberflächen zu konstruieren. Dies geschieht interaktiv mit Hilfe von Farb- und Geometriewavelets. Schliesslich haben die Autoren diese Algorithmen in einem Viewer-Prototyp für das World Wide Web implementiert.

Efficient Generation of Motion Transitions using Spacetime Constraints
C. F. Rose, B. Guenter, B. Bodenheimer, M. F. Cohen

Student: Christoph Kleiner
Betreuer: Rolf Koch

Abstract:
"Efficient generation of motion cyclification" stellt Methoden zur effizienten Generierung von Uebergangsbewegungen unter Beruecksichtigung von zeitlichen und raeumlichen Randbedingungen vor. Grundsaetzlich geht es darum, zwei vorgegebene Bewegungssequenzen eines menschlichen Koerpermodells ineinander uebergehen zu lassen. Die vorgestellte Methode verwendet als Ansatz die fuer die Uebergangsbewegung gesamthaft erforderliche Energie e: diese soll minimiert werden. e ist eine komplexe nichtlineare Funktion und wird elegant nach einem rekursiven Algorithmus fuer das "inverseve dynamics problem" (Robotik) berechnet. Das Minimierungsverfahren ist Gradient-basiert. Es werden ferner elegante Algorithmen fuer die Zyklifizierung von Bewegungen, Behandlung von kinematischen Randbedingungen und die Grundbewegung des Koerpermodells praesentiert.

Real-Time, Continuous Level of Detail Rendering of Height Fields
P. Lindstrom, D. Koller, W. Ribarsky, L. F. Hodges, N. Faust, G. A. Turner

Student: Martin Naef
Betreuer: Martin Roth

Abstract:
Moderne Grafikhardware kann Modelle mit einigen Tausend Polygonen in Echtzeit darstellen. Es gibt aber einige Anwendungen mit Modellen, welche die Moeglichkeiten aktueller Hardware bei weitem ueberschreiten. Ein Beispiel sind Hoehenmodelle in geographischen Anwendungen. Das vorliegende Paper behandelt ein paar grundlegende Techniken zur geometrischen Repraesentation von Hoehenfeldern und stellt einen schnellen Algorithmus zur Polygonreduktion fuer Hoehenfelder mit gleichmaessigem Stuetzpunktabstand vor.

© CGL, ETH Zurich wwwgraphoinf.ethz.ch