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Visualización Autoestereoscópica de Múltiples Campos de Luz
(The Eurographics Association, 2008) Escrivá, Miguel; Blasco, Joan; Abad, Francisco; Camahort, Emilio; Vivó, Roberto; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Los campos de luz se introdujeron hace una década como un nuevo modelo de representación gráfica de alta dimensión. Sin embargo, apenas se han utilizado debido a lo específico de sus aplicaciones y a su alto coste de almacenamiento. Recientemente se han relacionado los dispositivos espaciales con el campo de luz. Estos dispositivos permiten a múltiples usuarios ver imágenes 3D sin utilizar gafas u otros elementos intrusivos. En este artículo presentamos un modelo del campo de luz que se puede visualizar en un dispositivo espacial de tipo autoestereoscópico. El modelo es independiente del punto de vista y soporta multirresolución continua, visualización foveal e integración de múltiples campos de luz y geometría en una sola imagen. También demostramos que es posible manipular interactivamente una escena compuesta por varios campos de luz y modelos geométricos. En estos casos la visibilidad se resuelve correctamente. Nuestro objetivo es aplicar el modelo presentado a la televisión 3D y a la visualización espacial.
Un Algoritmo de Muestreo exacto para BRDFs Arbitrarias
(The Eurographics Association, 2008) Montes, R.; Urena, C.; Lastra, M.; Garcia, R.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Este trabajo presenta un algoritmo para el muestreo eficiente y exacto de BRDF genéricas, esto es, apto para cualquiera de los modelos de BRDFs analíticos o adquiridos de la literatura de informática gráfica. Nuestro objetivo principal consiste en proporcionar una función de probabilidad utilizable en algoritmos de iluminación global basados en métodos de Monte-Carlo, que permita un muestreo por importancias proporcional al producto de la función BRDF y un termino coseno. Mediante la subdivisión adaptativa de la BRDF en el disco unidad, obtenemos una estructura jerárquica o quadtree que nos permite aplicar un muestreo por rechazo optimizado en los nodos. El número medio de intentos en el muestreo está acotado y es parámetro de la estructura utilizada. El método se aplica al muestreo de cualquier modelo de BRDF sin necesidad de guía por parte del usuario
Faster Rendering of Human Skin
(The Eurographics Association, 2008) Jimenez, Jorge; Gutierrez, Diego; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Rendering realistic human skin is not a trivial task. It means dealing with light diffusion in a multi-layered material, where multiple subsurface scattering events take place. Great care must be taken when simulating its appearance, to avoid an unnatural, waxy look. Recent works in the field of computer graphics have provided us with the ability to accurately render human skin, both off-line and in real time. The latter takes advantage of modern graphics hardware, defining light diffusion in texture space. In this paper we leverage this framework and optimize the irradiance map calculations, which simulate light diffusion in skin. We present three simple yet effective improvements implemented on top of the state-of-the-art, real-time rendering algorithm published by d'Eon et al. We achieve maximum speed-ups in excess of 2:7x using the same hardware configuration. Our implementation scales well, and is particularly efficient in multiple-character scenarios. This should be specially useful for real-time realistic human skin rendering for crowds.
Representación de Volúmenes mediante Agrupación de Tetraedros para la Extracción de Isosuperficies
(The Eurographics Association, 2008) Soler, F.; Velasco, F.; Leon, A.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
La extracción de isosuperficies mediante el uso del algoritmo de Marching Cubes es uno de los métodos habituales en la visualización de volúmenes representados a través de un retículo o grid regular de datos. Sin embargo, este algoritmo produce algunas ambigüedades que han sido resueltas mediante diferentes aproximaciones implicando normalmente un proceso complejo. Velasco et al. proponen una tetraedrización adaptativa basada en el comportamiento de la función trilineal dentro de las celdas del modelo que resuelve estas ambigüedades. Dicha tetraedrización es independiente del valor de umbral utilizado y permite preservar la correcta topología de la función trilineal en la isosuperficie aproximada. Además, la transición entre las diferentes configuraciones con ambigüedad ocurre de forma suave frente a cambios en el valor umbral. En este trabajo se propone una partición en poliedros basada en dicha tetraedrización y un diseño para la representación de datos de la malla obtenida. Esta estructura permite reducir considerablemente el número de poliedros obtenidos, interrelacionar los elementos geométricos de la malla, así como poder visualizar isosuperficies y efectuar operaciones de reducción de aristas y poliedros de forma eficiente
Animación de Actores Virtuales: Expresión de Emociones Mediante Lenguaje Corporal
(The Eurographics Association, 2008) Guedes, A.; Baldassarri, S.; Cerezo, E.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Para lograr que los personajes sintéticos resulten más creíbles y con un comportamiento más natural para el usuario, en este artículo se aborda el problema de la expresión de las emociones, a través del lenguaje corporal. El sistema desarrollado permite la síntesis corporal de seis emociones básicas: enfado, disgusto, miedo, alegría, tristeza y sorpresa, más la neutral, y, a diferencia de otros trabajos previos no se limita a un ámbito o entorno específico
Interacción en Tiempo Real para un Sistema de Escultura Virtual
(The Eurographics Association, 2008) Leon, A.; Velasco, F.; Soler, F.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
La escultura virtual permite al usuario crear objetos de forma que la representación interna de éstos sea transparente. Se pretende simular un proceso de modelado de objetos que imite la escultura de materiales que se realiza en el mundo real. Dicha imitación precisa que la representación permita al usuario realizar operaciones de edición en tiempo real de forma interactiva. En este trabajo presentamos la aplicación de una representación basada en un octree al proceso de escultura virtual. El octree permite representar regiones con mayor y menor nivel de detalle y, con respecto al requisito de abstraer al usuario de la representación subyacente, nuestra representación presenta una isosuperficie extraída a partir del octree mediante una rejilla dual de celdas definidas implícitamente. Esta superficie representa el objeto sobre el que se realizan operaciones de edición mediante herramientas de modelado de material, dando la impresión al usuario de interaccionar sobre la superficie percibida.
S3Dc: A 3Dc-based Volume Compression Algorithm
(The Eurographics Association, 2008) Yela, H.; Navazo, I.; Vazquez, P.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Volumes acquired for medical purposes are continuously increasing in size, faster than graphic cards memory capacity. Large volumetric datasets do not fit into GPU memory and therefore direct rendering is not possible. Even large volumes that still fit into GPU memory make frame rates decay. In order to reduce the size of large volumetric models, we present a new compression scheme. In this paper we present S3Dc, a lossy volume compression algorithm suitable for scalar values. It is inspired in hardware-accelerated 3Dc normal compression technique. S3Dc allows us to compress the volume in CPU up to a 4:1 or 8:1 ratio, while still yielding good quality results. We provide details on the compression scheme and show how to render directly from a S3Dc compressed texture. Furthermore, we analyze the image quality theoretical error and the average error with several images in order to assess the results.
Simplificación de Mallas con Tetra-trees aplicado a Entornos de Interacción con Dispositivos Hápticos
(The Eurographics Association, 2008) Martinez, A.; Jimenez, J. J.; Feito, F.; Segura, R.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
La complejidad inherente al proceso de interacción entre objetos hace necesaria la búsqueda de soluciones eficientes que reduzcan su complejidad. Un enfoque es la utilización de estructuras jerárquicas de niveles de detalle para pre-procesar el modelo y optimizar la detección de colisión, dentro de este campo una alternativa es la utilización de tetra-trees. Los tetra-trees son árboles de tetra-conos que actúan como superficie envolvente simplista de la malla original y permiten una disminución de la carga computacional en la detección de la colisión. Este enfoque de estructura jerárquica simplista con niveles de detalle se ha aplicado en la interacción humano-escena 3D con dispositivos específicos como son los hápticos. La utilización de hápticos permite evaluar en condiciones reales las características de la estructura desarrollada.
Cálculo de la Pose de la Cámara ante Oclusiones de un Marcador
(The Eurographics Association, 2008) Alvarez, H.; Borro, D.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Uno de los principales problemas de la realidad aumentada consiste en el seguimiento de la cámara (tracking), es decir, conocer la posición de la cámara dentro de la escena en todo momento. Para conseguir este objetivo existen numerosas alternativas, entre las que se encuentra el posicionamiento basado en marcadores. Estos marcadores son identificados en cada fotograma, y son utilizados como sistema de referencia a partir del cual se calcula la posición y orientación de la cámara (camera pose). Sin embargo, ante oclusiones parciales del marcador, este no puede ser identificado correctamente, y por tanto no es posible calcular la nueva pose de la cámara. Para combatir este problema han aparecido propuestas basadas en añadir múltiples marcadores al entorno, pero tienen el inconveniente de agravar el principal problema que tiene la solución basada en marcadores: adecuación del entorno. En este artículo se propone una solución al problema de oclusión de los marcadores basándose en un único marcador y utilizando coherencia temporal. El coste computacional es despreciable, lo cual lo convierte también en una solución ideal para los dispositivos móviles, que carecen de gran capacidad de cómputo. Para poder aplicar el método y mostrar los resultados que se consiguen, se ha utilizado la librería de software ARToolkitPlus.
Deformación Interactiva de Modelos Volumétricos con Dispositivos Hápticos
(The Eurographics Association, 2008) Prados, Francisco J. R.; Leon, Alejandro J.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
El campo de la interacción háptica con modelos deformables ha experimentado numerosos avances, desde los primeros modelos que aproximaban un comportamiento puramente elástico hasta las aproximaciones más modernas que recogen comportamientos plásticos o con histéresis elástica. Hasta el momento se han seguido dos estrategias de simplificación a la hora de abarcar la complejidad de los modelos. Por una parte se han simplificado los modelos que representan la forma de los objetos y, por otra, se han reducido las capacidades de deformación sobre estos. Ambas simplificaciones provocan que los resultados que producen los modelos se alejen del comportamiento físico real del material. Este trabajo presenta un nuevo modelo de deformación que se basa en una representación volumétrica de los objetos y en el modelado del comportamiento ideal de un sólido elastoplástico para realizar la deformación. La respuesta en fuerza (requerida por el dispositivo háptico) y la correspondiente deformación del objeto se calculan en el momento de la interacción; actualizando el estado del material en el entorno de la herramienta de interacción y computando la fuerza de salida en base al modelo físico mencionado. Este análisis y actualización se producen en un tiempo de ejecución acotado, ofreciéndose una interacción natural y realista que se refleja tanto en la respuesta visual como en la sensación táctil generada
Representación de Sombras Suaves en Tiempo real Usando Mapas de Distancia
(The Eurographics Association, 2008) Gumbau, J.; Chover, M.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Este trabajo presenta una nueva técnica para la representación de sombras suaves en tiempo real mediante mapas de sombras. Para ello se extiende el algoritmo de filtrado por proximidad (percentage-closer filtering o PCF) de generación de sombras suaves mediante multi-muestreo de forma que se varía la distancia entre muestras por pixel dependiendo de la distancia entre el oclusor y la sombra proyectada. Además, se usa un filtro gaussiano de tamaño variable por píxel para suavizar la penumbra de la sombra de forma que ésta sea más precisa cuanto más cerca esté del oclusor. Finalmente, el mapa de distancias permite que la intensidad de la sombra se atenúe al alejarse del objeto que la proyecta
Edición de Escenas 3D sobre OpenSceneGraph
(The Eurographics Association, 2008) Zarzoso, Jesus; Ten, Maria; Torres, Jordi; Gaitan, Rafael; Lluch, Javier; Luis Matey and Juan Carlos Torres
En este artículo, presentamos un sistema de edición y manipulación de objetos 3D multiplataforma y de código libre, programado sobre OpenSceneGraph. El sistema está compuesto por una librería, que permite la manipulación de los objetos mediante operaciones de traslación, rotación y escalado, y una aplicación de edición de escenas 3D basada en la librería, y desarrollada como una extensión de la plataforma Eclipse
Técnicas para Visualización de lluvia en Entornos Virtuales
(The Eurographics Association, 2008) Puig-Centelles, Anna; Ripolles, Oscar; Chover, Miguel; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Los entornos virtuales incluyen a menudo lluvia y otros fenómenos atmosféricos que dan mayor realismo a la escena aunque son difíciles de simular en tiempo real. Dentro del campo de la informática gráfica se han presentado algunas soluciones que ofrecen sistemas de lluvia realistas pero costosos. Nuestra propuesta consiste en desarrollar una solución que facilite la creación de escenas con lluvia y reduzca el coste de los sistemas de partículas, mientras se mantiene la apariencia realista de la lluvia. Este objetivo se alcanza, por una parte, mediante la definición de áreas de lluvia, y por otra, gestionando adecuadamente los sistemas de partículas que creamos dentro de ellas. Incluimos un enfoque multirresolución para adaptar el número de partículas, su ubicación y tamaño a la posición del observador y a su distancia respecto a las partículas. La estructura que proponemos está integrada completamente en la GPU, ofreciendo una solución sencilla, eficiente y fácil de integrar en aplicaciones existentes. Además, en este trabajo se analizan las propiedades físicas de la lluvia y sus características se incorporan a la solución final.
Simplificación Estadística de una población de objetos 3D
(The Eurographics Association, 2008) Garcia, E.; Baldassarri, S.; Olmos, S.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Este artículo presenta un algoritmo de simplificación para una población de objetos 3D. Aunque las poblaciones o conjuntos de objetos son un tipo de datos muy conocido en el procesado digital de imágenes, los algoritmos de simplificación se han centrado normalmente en objetos individuales y el problema de la simplificación de poblaciones continúa abierto. El algoritmo que se propone en este artículo utiliza la información estadística de la forma, que nos proporciona la población, como guía en la simplificación. La variabilidad de la población puede expresarse con menos variables que instancias en la población. Esta mejora es notable cuando la población es grande. También se presenta una nueva métrica de desviación geométrica para evaluar la calidad de la simplificación efectuada en toda la población. Esta métrica es simétrica e independiente del algoritmo utilizado para simplificar. Una población de estructuras cerebrales se ha simplificado utilizando nuestro algoritmo de simplificación estadística y el método de eliminación de vértices. Los resultados de ambos se han comparado y se ha analizado su calidad mediante la métrica de desviación geométrica definida en este trabajo
Tres Sistemas de Realidad Aumentada para el Tratamiento de la Fobia a los Animales Pequeños
(The Eurographics Association, 2008) Juan, M. C.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
La Realidad Aumentada ha demostrado su utilidad en muchas áreas. En este artículo se presentan tres sistemas de Realidad Aumentada para el tratamiento de la fobia a los animales pequeños. Los tres sistemas utilizan marcas para la registración. El primero utiliza marcas visibles y un casco 'video see-through' como sistema de visualización. Este sistema se ha utilizado con éxito para terapia con pacientes reales. El segundo sistema utiliza marcas invisibles (marcas dibujadas con una tinta especial que no es visible para el ojo humano) y un casco 'video see-through'. El tercer sistema utiliza marcas visibles y un casco 'optical seethrough'. Estos dos últimos sistemas se han comparado con el primer sistema para determinar si provocaban mayor o menor sensación de presencia y el grado de ansiedad que eran capaces de generar en usuarios sin fobias
An Efficient Restricted Quadtree Triangulation based on the Hilbert Space-filling Curve
(The Eurographics Association, 2008) Valle, Y.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Digital Terrain Models play an important role in a variety of applications such as games, virtual simulations and geographic information systems. Most of terrain visualization techniques are based on multiresolution models that reduce the number of rendered primitives using different levels of detail. In fact, the main problems are the big number of primitives to visualize and the transmission of large terrain datasets across the networks. The main contributions of this paper are focused on the first of this problems: an efficient implementation of a quadtree data structure for in-memory representation of terrain models is proposed, and a triangle strip generation algorithm based on the Hilbert space-filling curve for the fast rendering of the final multiresolution mesh.
Visualización Esférica de Terreno 3D para Sistemas de Información Geográfica
(The Eurographics Association, 2008) Ten, María; Torres, Jordi; Zarzoso, Jesús; Gaitán, Rafael; Lluch, Javier; Luis Matey and Juan Carlos Torres
En este artículo, se presenta una libreria multiplataforma desarrollada en C++ y Java sobre el grafo de escena de OpenSceneGraph que permite visualizar terrenos y planetas tridimensionales con multirresolucion dependiente de la vista de forma eficiente y dinamica. La librería es capaz de visualizar datos de elevacion o de textura (ortofotos o datos vectoriales rasterizados) tanto de archivos locales como de servidores remotos, sin necesidad de realizar un preproceso previo a la visualizacion. Nuestra finalidad es aportar un conjunto de herramientas software para la visualizacion y manipulación tridimensional de datos geoespaciales integrada en un Sistema de Informacion Geografica
Real-Time Exploration of the Virtual Reconstruction of the Entrance of the Ripoll Monastery
(The Eurographics Association, 2008) Besora, Isaac; Brunet, Pere; Chica, Antoni; Morales, Daniel; Moyes, Jordi; Luis Matey and Juan Carlos Torres
This paper presents the project of the virtual reconstruction and inspection of the "Portalada", the entrance of the Ripoll Monastery. In a first step, the monument of 7 x 11 meters was acquired using triangulation laser scanning technology, producing a dataset of more than 2000 range maps for a total of more than one billion triangles. After alignment and registration, a nearly complete digital model with 173M triangles and a sampling density of the order of one millimeter was produced and repaired. The paper describes the model acquisition and construction, the use of specific scalable algorithms for model repair and simplification, and then focuses on the design of a hierarchical data structure for data managing and view-dependent navigation of this huge dataset on a PC. Finally, the paper describes the setup for a usable, user-friendly and immersive system that induces a presence perception in the visitors
NikVision: Desarrollo de Videojuegos basados en Interfaces Naturales
(The Eurographics Association, 2008) Marco, J.; Cerezo, E.; Baldassarri, S.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
En este artículo se presenta una videoconsola experimental para niños basada en el uso de elementos tangibles. No requiere sofisticados elementos tecnológicos, instalaciones grandes o complejas, ni condiciones ambientales restrictivas. Se basa en aprovechar el proceso de desarrollo psicomotriz del niño, permitiéndole jugar con el ordenador igual que juega con el resto de sus juguetes no tecnológicos. Así mismo, se ha buscado una interacción "emocional" mediante el uso de un carácter virtual 3D que actúa como agente pedagógico. Basándose en la consola desarrollada, se están implementando y testeando una serie de juegos educativos que permitan profundizar y experimentar con las nuevas posibilidades de interacción natural y tangible con niños.
Image-based Participating Media
(The Eurographics Association, 2008) Lopez-Moreno, Jorge; Cabanes, Angel; Gutierrez, Diego; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Light transport inside participating media, like fog or water, involves complex interaction phenomena, which make traditional 3D rendering approaches challenging and computationally expensive. To circumvent this, we propose an image-based method which adds perceptually plausible participating media effects to a single, clean high dynamic range image. We impose no prior requirements on the input image, and show that the underconstrained nature of the problem (where variables like depth or reflectance properties of the objects are obviously unknown) can be overcome with relatively little unskilled user input, similar to other image-editing techniques. We additionally validate the visual correctness of the results by means of psychophysical tests.

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