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Tree Branch Level of Detail Models for Forest Navigation

Authors :
Zhang, Xiaopeng
Bao, Guanbo
Meng, Weiliang
Jaeger, Marc
Li, Hongjun
Deussen, Oliver
Chen, Baoquan
Laboratoire Franco-Chinois d'Informatique, d'Automatique et de Mathématiques Appliquées (LIAMA)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institute of Automation - Chinese Academy of Sciences-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])
Image & Interaction (ICAR)
Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Department of Computer and Information Science, University of Konstanz
University of Konstanz
Shandong University
Institute of Automation - Chinese Academy of Sciences-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
Source :
Computer Graphics Forum, Computer Graphics Forum, 2017, 36 (8), pp.402-417. ⟨10.1111/cgf.13088⟩, Computer Graphics Forum, Wiley, 2017, 36 (8), pp.402-417. ⟨10.1111/cgf.13088⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

We present a level of detail (LOD) method designed for tree branches. It can be combined with methods for processing tree foliage to facilitate navigation through large virtual forests. Starting from a skeletal representation of a tree, we fit polygon meshes of various densities to the skeleton while the mesh density is adjusted according to the required visual fidelity. For distant models, these branch meshes are gradually replaced with semi-transparent lines until the tree recedes to a few lines. Construction of these complete LOD models is guided by error metrics to ensure smooth transitions between adjacent LOD models. We then present an instancing technique for discrete LOD branch models, consisting of polygon meshes plus semi-transparent lines. Line models with different transparencies are instanced on the GPU by merging multiple tree samples into a single model. Our technique reduces the number of draw calls in GPU and increases rendering performance. Our experiments demonstrate that large-scale forest scenes can be rendered with excellent detail and shadows in real time. published

Details

Language :
English
ISSN :
01677055 and 14678659
Database :
OpenAIRE
Journal :
Computer Graphics Forum, Computer Graphics Forum, 2017, 36 (8), pp.402-417. ⟨10.1111/cgf.13088⟩, Computer Graphics Forum, Wiley, 2017, 36 (8), pp.402-417. ⟨10.1111/cgf.13088⟩
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..a6f02c0d32d6cbb6bdb0c32b16f7103d
Full Text :
https://doi.org/10.1111/cgf.13088⟩