CEIG09
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Item Screen Space Obscurances(The Eurographics Association, 2009) Sunyer, Nicolau; Gumbau, Jesús; Chover, Miguel; Sbert, Mateu; Carlos Andujar and Javier LluchLa simulación de la iluminación indirecta en una escena suele ser muy costosa por lo que normalmente ésta se usa de forma precalculada para escenas estáticas. En este artículo proponemos un algoritmo que aproxima el cálculo de la iluminación indirecta enteramente en GPU y permite escenas dinámicas pues se recalcula para cada fotograma. La solución propuesta se basa en la técnica de Obscurances y permite simular el efecto de sangrado de color (color-bleeding). Al estar el muestreo basado en espacio de imagen no se usan ni reproyecciones ni transformaciones, simplificando los calculos. Nuestra solución está formada por la fusión de tres mapas diferentes de Obscurances, de baja, media y alta frecuencia, que permiten simular los distintos niveles de interacción de la iluminación indirecta, resaltando los detalles sin sacrificar la interacción con los oclusores a distancia media y lejana. El sistema no requiere del uso de filtrado del mapa de Obscurances pues se ha optimizado el muestreo de la escena y se obtienen imágenes con muy poco ruido usando pocas muestras por píxel.Item Simulation of High-Resolution Granular Media(The Eurographics Association, 2009) Alduan, Iván; Tena, Ángel; Otaduy, Miguel A.; Carlos Andujar and Javier LluchGranular materials enjoy vivid motion phenomena that make them highly visually attractive. However, simulating each and every physical grain imposes an extremely high computational cost, due to the stringent resolution requirements. In this paper, we introduce a method for simulating granular media that achieves high visual resolution and high mechanical fidelity at a lower computational cost than earlier methods. Our method is based on a novel spatial decomposition of the computation of internal and external forces. The method is also highly parallelizable and configurable, allowing the artist to simulate a large range of granular materials.Item Simplificación interactiva de vegetación usando el Hardware Gráfico(The Eurographics Association, 2009) Gumbau, Jesús; Chover, Miguel; Remolar, Inmaculada; Carlos Andujar and Javier LluchAbstract La visualización en tiempo real de vegetación es un problema actualmente en estudio debido a la enorme cantidad de primitivas que tienen que dibujarse. Todas ellas son necesarias para describir la geometría de las plantas. Sin embargo, no todas y cada una de estas primitivas contribuyen en la misma forma a la imagen final de la planta: algunas no son visibles en función de la situación de la cámara. Este trabajo, centra su estudio en este hecho con el fin de reducir la cantidad de geometría necesaria para representar un árbol y presenta una representación multirresolución variable dependiente de la vista. El presente método se basa en un sistema de simplificación basado en el punto de vista que se realiza de forma eficiente en la Unidad de Proceso Gráfico (GPU). La apariencia final de los árboles se preserva en todo momento al alterar el tamaño de las hojas restantes, evitando así dar el aspecto de poda. Nuestro enfoque aprovecha la arquitectura en paralelo de la GPU a la hora de determinar en tiempo real las hojas visibles del árbol. Los datos a visualizar no necesitan ser transmitidos a través del bus, debido a que son generados en la misma GPU. Esto hace que se reduzca de forma notable el tiempo de extracción y visualización del follaje.Item Tracking 3D en GPU Basado en el Filtro de Partículas(The Eurographics Association, 2009) Eskudero, Ibon; Sánchez, Jairo; Buchart, Carlos; García-Alonso, Alex; Borro, Diego; Carlos Andujar and Javier LluchEl tracking 3D basado en imágenes se resuelve habitualmente usando restricciones geométricas o mediante algoritmos estocásticos basados en filtros de estados. La primera opción es rápida pero poco robusta. La segunda es robusta pero menos eficiente. En este trabajo se mejora un método de tracking 3D estocástico basado en el filtro de partículas y se adapta sobre la GPU consiguiendo funcionar en tiempo real. Además, se demuestra experimentalmente su validez utilizando secuencias reales de vídeo.Item Realtime Dense Stereo Matching with Dynamic Programming in CUDA(The Eurographics Association, 2009) Congote, John; Barandiaran, Javier; Barandiaran, Iñigo; Ruiz, Oscar; Carlos Andujar and Javier LluchReal-time depth extraction from stereo images is an important process in computer vision. This paper proposes a new implementation of the dynamic programming algorithm to calculate dense depth maps using the CUDA architecture achieving real-time performance with consumer graphics cards. We compare the running time of the algorithm against CPU implementation and demonstrate the scalability property of the algorithm by testing it on different graphics cards.Item Light Source Detection in Photographs(The Eurographics Association, 2009) Lopez-Moreno, Jorge; Hadap, Sunil; Reinhard, Erik; Gutierrez, Diego; Carlos Andujar and Javier LluchCommon tasks related to image processing or augmented reality include rendering new objects into existing images, or matching objects with unknown illumination. To facilitate such algorithms, it is often necessary to infer from which directions a scene was illuminated, even if only a photograph is available. For this purpose, we present a novel light source detection algorithm that, contrary to the current state-of-the-art, is able to detect multiple light sources with sufficient accuracy. 3D measures are not required, only the input image and a very small amount of unskilled user interaction.Item Locally-Adaptive Texture Compression(The Eurographics Association, 2009) Andujar, Carlos; Martinez, Jonas; Carlos Andujar and Javier LluchCurrent schemes for texture compression fail to exploit spatial coherence in an adaptive manner due to the strict efficiency constraints imposed by GPU-based, fragment-level decompression. In this paper we present a texture compression framework for quasi-lossless, locally-adaptive compression of graphics data. Key elements include a Hilbert scan to maximize spatial coherence, efficient encoding of homogeneous image regions through arbitrarilysized texel runs, a cumulative run-length encoding supporting fast random-access, and a compression algorithm suitable for fixed-rate and variable-rate encoding. Our scheme can be easily integrated into the rasterization pipeline of current programmable graphics hardware allowing real-time GPU decompression. We show that our scheme clearly outperforms competing approaches such as S3TC DXT1 on a large class of images with some degree of spatial coherence. Unlike other proprietary formats, our scheme is suitable for compression of any graphics data including color maps, shadow maps and relief maps. We have observed compression rates of up to 12:1, with minimal or no loss in visual quality and a small impact on rendering time.Item Marching Octahedra(The Eurographics Association, 2009) Torres, Juan Carlos; Soler, Francisco; Velasco, Francisco; León, Alejandro; Arroyo, Germán; Carlos Andujar and Javier LluchLa extracción de isosuperficies es un problema esencial en visualización de volúmenes. La mayor parte de los métodos propuestos resuelven el problema usando una estrategia de subdivisión en celdas disjuntas que forman un recubrimiento del volumen a tratar, de tal forma que el problema se resuelva independientemente para cada celda. Las celdas más usadas son las cúbicas. No obstante hay problemas de ambigüedad que pueden originar fisuras en la isosuperficie. En este trabajo presentamos un nuevo método de teselación del volumen utilizando celdas octaédricas, sobre una rejilla regular, y se describe un algoritmo de extracción para esta estructura. Este método no necesita de información adicional para particionar en celdas el volumen, no genera problemas de ambigüedad y emplea un tiempo muy reducido para la extracción de isosuperficie en comparación con otros métodos.Item Digitalización, Voxelización, Relleno y Esqueletonización 3D de Órganos Pares Duros de Cabra Montesa(The Eurographics Association, 2009) Miras, Juan Ruiz de; Santos, Alberto; Pérez, Jesús M.; Sarasa, Mathieu; Esteban, Francisco J.; Carlos Andujar and Javier LluchEn este trabajo se describe el proceso para la representación computacional de órganos pares duros (cuernos) de cabra montesa (Capra pyrenaica) mediante la voxelización de su superficie, el relleno del interior y su esqueletonización 3D a partir de la nube de puntos obtenida mediante una digitalización con escáner 3D. Para el desarrollo de estos algoritmos se ha implementado la versión 3D de los operadores de morfología matemática. El hecho de conocer de antemano la forma de los modelos ha permitido desarrollar un algoritmo a medida de relleno de cavidades mucho más eficiente que el algoritmo general basado en morfología matemática. Este trabajo interdisciplinar es el punto inicial para la realización de un estudio morfométrico completo y digital de la asimetría bilateral fluctuante en esta especie silvestre. Este tipo de estudios tienen un gran interés ecológico y actualmente se realizan de manera manual mediante técnicas artesanales.Item BRDFLab: A general system for designing BRDFs(The Eurographics Association, 2009) Forés, Adrià; Pattanaik, Sumanta N.; Bosch, Carles; Pueyo, Xavier; Carlos Andujar and Javier LluchThis paper introduces a novel system for interactive modeling and designing of arbitrary BRDFs. The system is able to deal with BRDFs defined in a variety of forms, such as analytical models, measured data or data obtained by simulation. The system also allows designing BRDFs from scratch using a combination of different analytical lobes. Using the programmable graphics hardware, it then performs interactive display of the designed BRDF, and its rendering on objects lit by complex illumination. The system also allows the fitting of an input BRDF defined in any form to our analytical lobe combination, so that it can be efficiently evaluated with GPU based rendering. The idea behind this work is to make available a general system for designing, fitting and rendering BRDFs, that is intuitive and interactive in nature. We plan to use this as a tool for simulation and modeling of complex physically-based BRDFs, and thus provide access to a larger variety of material models to the rendering community.Item Edición y visualización de información vectorial en aplicaciones SIG(The Eurographics Association, 2009) Torres, Jordi; Zarzoso, Jesús; Ten, María; Gaitán, Rafael; Lluch, Javier; Carlos Andujar and Javier LluchCon la llegada de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) en 3D, han aparecido nuevas formas de representar datos vectoriales mucho más intuitivas y realistas para los usuarios. En este artículo se presenta una librería multiplataforma y de código libre, que permite visualizar estos datos mediante símbolos tridimensionales como podrían ser árboles o postes eléctricos. Además, se presenta un sistema de edición interactiva mediante una librería de manipuladores para la edición de datos vectoriales y símbolos que permite ser fácilmente integrada en aplicaciones SIG.Item A Framework for Rendering, Simulation and Animation of Crowds(The Eurographics Association, 2009) Pelechano, Nuria; Spanlang, Bernhard; Beacco, Alejandro; Carlos Andujar and Javier LluchReal-time crowd simulation for virtual environment applications requires not only navigation and locomotion in large environments while avoiding obstacles and agents, but also rendering high quality 3D fully articulated figures to enhance realism. In this paper, we present a framework for real-time simulation of crowds. The framework is composed of a Hardware Accelerated Character Animation Library (HALCA), a crowd simulation system that can handle large crowds with high densities (HiDAC), and an Animation Planning Mediator (APM) that bridges the gap between the global position of the agents given by HiDAC and the correct skeletal state so that each agent is rendered with natural locomotion in real-time. The main goal of this framework is to allow high quality visualization and animation of several hundred realistic looking characters (about 5000 polygons each) navigating virtual environments on a single display PC, a HMD (Head Mounted Display), or a CAVE system. Results of several applications on a number of platforms are presented.Item Occlusion Ratio: a new Query Parameter for GPUs(The Eurographics Association, 2009) Mansa, Ignacio; Amundarain, Aiert; Matey, Luis; García-Alonso, Alex; Carlos Andujar and Javier LluchThis work suggests improvements that can be added to current GPUs and graphic rendering APIs to increase occlusion culling performance, that is, to raise the frame rate that can be achieved using hardware occlusion queries. The proposal can be easily implemented in current GPU architectures. It extends the concept of object relevance in an image and introduces the occlusion ratio parameter. Numerical tests have been carried out using pre-processed data to demonstrate our proposal. These tests show that 800% mean frame rate improvements could be achieved if occlusion queries to the GPU would return occlusion ratio data. Moreover, in low occlusion density situations -worst cases with 60-80 percent objects visible-, results show that occlusion ratio data provides 60-400 percent improvements in the frame rate.Item Simulador de realidad virtual para la formación de operadores de grúa Torre(The Eurographics Association, 2009) Gamón-Giménez, Miguel Angel; Pla-Castells, Marta; García-Fernández, Ignacio; Reyes-Lacueva, Alejandro; Martínez-Durá, Rafael Javier; Carlos Andujar and Javier LluchLa utilización de simuladores basados en realidad virtual proporciona una solución a los diferentes inconvenientes del entrenamiento de operadores de maquinaria pesada. Entre las ventajas aportadas al ámbito de formación, se encuentran la reducción de riesgos laborales y costes económicos, el incremento en la productividad, y la utilización como herramienta objetiva de evaluación. Este artículo presenta un sistema instruccional basado en simulación para el entrenamiento de operadores de grúa Torre. Este simulador destaca por su enfoque formativo mediante la inclusión de material docente interactivo, el aprendizaje en la maniobrabilidad de una grúa Torre a través de un conjunto de ejercicios y circuitos de entrenamiento, y la utilización de técnicas de realidad virtual del estado del arte (como shaders de iluminación, técnicas de sombreado y avatares cooperativos) que incrementan la experiencia de realismo obtenida. Se describe la arquitectura que compone el simulador, el diseño del entorno virtual basado en OpenSceneGraph, el sistema de autoevaluación, y las características de realismo del modelo dinámico de la grúa, como son la influencia del viento y las colisiones de los cables con otros objetos del entorno virtual. El sistema se complementa con un puesto de instructor que facilita el control, la evaluación, y la monitorización de los puestos de entrenamiento de un aula multipuesto.Item Sistema de Realidad Aumentada para enseñanza de Geometría(The Eurographics Association, 2009) Rovelo, Gustavo; Abad, Francisco; Juan, Mari Carmen; Camahort, Emilio; Carlos Andujar and Javier LluchAbstract Este artículo presenta el diseño e implementación de un sistema de Realidad Aumentada orientado a la enseñanza de conceptos abstractos en Geometría. Este sistema permite mostrar al alumno escenas 3D interactivas, que pueden ser exploradas desde multitud de puntos de vista y que le ayudan a mejorar su intuición espacial. El sistema se puede utilizar en diferentes escenarios sin necesidad de hardware especializado. Se puede utilizar tanto en el aula, como herramienta de apoyo al profesor, como en casa, sirviendo de instrumento para el estudio personal. El profesor puede crear nuevos ejercicios mediante una sencilla descripción de escenas basada en XML, y el sistema es capaz de corregirlos automáticamente, dando al alumno retroalimentación en tiempo real sobre sus respuestas. En este artículo también presentamos la configuración idónea del entorno de trabajo derivada de nuestra experiencia. También presentamos una propuesta de utilización de distintos materiales para construir los marcadores que mejoran el proceso de detección de los mismos. Keywords: Realidad Aumentada, Enseñanza de las Matemáticas, Intuición espacial.Item Yafrid-NG: A Peer to peer Architecture for Physically Based Rendering(The Eurographics Association, 2009) Ramos, J. A. Mateos; González-Morcillo, C.; Fernández, D. Vallejo; López-López, L. M.; Carlos Andujar and Javier LluchAbstract Yafrid-NG is a peer to peer architecture and a set of protocols which reduces the time spent in the rendering phase by making use of a set of heterogeneous computers, distributed over the Internet, which will supply some of their resources for rendering 3D scenes. The system is completely decentralized and it takes advantage of p2p networks. The set of protocols needed for transferring files, the rendering process, and the results recovery and composition are also defined. Yafrid-NG is specifically designed for physically based rendering methods and the division of the work is optimized for that. We make use of a mechanism based on the scene properties to balance the complexity of the work units. Experimental results are presented to illustrate the benefits of using Yafrid-NG.Item Toward Haptic Rendering of Full-Hand Touch(The Eurographics Association, 2009) Garre, Carlos; Otaduy, Miguel A.; Carlos Andujar and Javier LluchMost of the current haptic rendering techniques model either force-interaction through a pen-like tool or vibrationinteraction on the finger tip. Such techniques are not able, nowadays, to provide force-feedback of the interaction through the human hand. In this paper, we address some of the computational challenges in computing haptic feedback forces for hand-based interaction. We describe a haptic rendering algorithm that enables interactive contact between deformable surfaces, even with self-collisions and friction. This algorithm relies on a virtual hand model that combines rigid and deformable components, and we present the efficient simulation of such model under robust implicit integration.Item Texturización automática en Entornos urbanos utilizando Algoritmos Genéticos(The Eurographics Association, 2009) Ortega, Dolores Robles; Expósito, José López; Alvarado, Lidia Ortega; Higueruela, Francisco Feito; Carlos Andujar and Javier LluchLa representación virtual de entornos reales en 3D plantea ciertos problemas de texturización cuando dichos escenarios son de grandes dimensiones. Concretamente, el modelado de un entorno urbano con miles de edificios puede suponer un enorme reto si debe respetarse la información real del plano de la ciudad con manzanas, alturas de edificios reales, así como nombres de calles u otro tipo de información relevante. El objetivo final es posibilitar la navegación libre por dicho entorno virtual ofreciendo al usuario la mayor sensación de realismo posible, independientemente del lugar exacto por donde decida moverse en la ciudad, y exista o no información de interés en dicha zona. A pesar de partir de toda la información posible disponible en un SIG urbano, éste no suele almacenar datos relativos al aspecto real de los inmuebles, lo cual resulta imprescindible para realizar un levantamiento realista de la ciudad completa. En este trabajo se propone una solución alternativa, aplicando texturas de forma automática a los edificios de los cuales no se tenga información exacta de su posible aspecto. Para ello se emplean dos algoritmos genéticos para asignar automáticamente texturas de una base de datos, uno para texturas superiores de edificios y otras para los bajos de dichos edificios. Para realizar una asignación de forma realista, esta metodología puede contemplar las características cuantitativas de las texturas, como anchura o altura de los inmuebles, o cualitativas como diversas zonas de la ciudad (casco antiguo o avenida de última construcción, etc.). Los resultados obtenidos muestran un buen ajuste de las texturas y un alto nivel de realismo.Item Técnicas Multirresolución para Visualización de Información Vectorial 3D en SIG(The Eurographics Association, 2009) Gaitán, Rafael; Lluch, Javier; Abad, Francisco; Juan, M. Carmen; Carlos Andujar and Javier LluchAbstract La representación de datos vectoriales (carreteras, lagos, ciudades, etc) es una parte fundamental en los sistemas de información geográfica, tanto para visualizar la información como para procesos de análisis. La gran cantidad de información adquirida en formato vectorial provoca que, en la mayoría de los casos, la visualización sea masiva o incluso que no quepa toda la información en memoria principal. En este trabajo se presentan algunas técnicas para la representación eficiente de datos vectoriales en 3D. El trabajo se centra en las técnicas utilizadas para datos vectoriales de tipo punto y plantea su extensión para polilíneas y polígonos. Abarca desde las estructuras de datos multirresolución empleadas y los algoritmos de generación hasta la visualización en sistemas de información geográfica 3D.Item Grupo Colaborativo Transportando Objetos(The Eurographics Association, 2009) Cerro, Angel Rodríguez; Durá, Rafael J. Martinez; Carlos Andujar and Javier LluchEn computación gráfica, muchos investigadores han estudiado el problema de la navegación en entornos virtuales, pero ha sido en las últimas décadas cuando la formación de grupos de agentes ha tomado cierta relevancia. Se emplean tanto métodos de navegación global para mover al grupo como un individuo indivisible, como métodos de navegación local que afectan al interior del grupo. En cualquier caso, todas las técnicas siempre aplican la misma función a todos los miembros del grupo por igual, para computarlos todos juntos de una manera rápida y sencilla. Este artículo demuestra las ventajas de usar diferentes papeles para cada miembro del grupo, haciendo posible la realización de tareas complejas, como puede ser el transporte de objetos de grandes dimensiones, con una gran simplicidad y de una manera colaborativa. La clave es descomponer el trabajo a realizar en subtareas, que se asignan a los diferentes agentes que forman el grupo y que por tanto se ejecutan simultáneamente y asíncronamente. De este modo es posible construir un grupo modular con una base central y proporcionar nuevas funcionalidades gracias a los papeles que se asignan a cada uno de sus miembros.