Polygonal meshes or triangle meshes? Quad meshes or Trinagle meshes? Level of Detail (LoD) Pyramid. 3D Meshes: resolution. (n-2) triangoli!

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1 Quad meshes or Trinagle meshes? Polygonal meshes or triangle meshes? un quadrilatero? due triangoli! un poligono a n lati? (n-2) triangoli! "quad" diagonal split (es: se ne occupa la API durante in rendering) triangolarizzazione di poligono: (in 3D, non un problema del tutto banale...) 3D Meshes: resolution Level of Detail (LoD) Pyramid p e r f o r m a n c e LoD LoD 2 LoD 3 LoD 4 q u a l i t y usare quando visto da vicino usare quando visto da lontano

2 3D Meshes: adaptive resolution 3D Meshes: the good and the bad The good: GPU friendly flexible, adaptive resolution The bad: just a (piecewise linear) approximation smooth surfaces: approximated Formati files per mesh Formati files per mesh (una Torre di Babele!) (xkcd.com) 3DS - 3D Studio Max file format OBJ - Another file format for 3D objects MA, MB - Maya file formats 3DX - Rinoceros file format BLEND - Blender file format DAE - COLLADA file format (Khornos) FBX - Autodesk interchange file format X - Direct X object SMD - good for animations (by Valve) MD3 - quake 3 vertex animations DEM - Digital Elevation Models DXF - (exchange format, Autodesk's AutoCAD) FIG - Used by REND386/AVRIL FLT - MulitGen Inc.'s OpenFlight format HDF - Hierarchical Data Format IGES - Initial Graphics Exchange Specification IV - Open Inventor File Format Info LWO, LWB & LWS - Lightwave 3D file formats MAZ - Used by Division's dvs/dvise MGF - Materials and Geometry Format MSDL - Manchester Scene Description Language 3DML - by Flatland inc. C4D Cinema 4D file format SLDPTR - SolidWork "part" WINGS - Wings3D object NFF - Used by Sense8's WorldToolKit SKP - Google sketch up KMZ - Google Earth model OFF - A general 3D mesh Object File Format OOGL - Object Oriented Graphics Library PLG - Used by REND386/AVRIL POV - persistence of vision ray-tracer QD3D - Apple's QuickDraw 3D Metafile format TDDD - for Imagine & Turbo Silver ray-tracers NFF & ENFF - (Extended) Neutral File Format VIZ - Used by Division's dvs/dvise VRML, VRML97 - Virtual Reality Modeling Language (RIP) X3D - tentato successore di VRML PLY - introdotto by Cyberware tipic. dati range scan DICOM - Dalla casa omonima tipic. dati CAT scan Renderman - per l'omonimo visualizzatore RWX - RenderWare Object Z3D - ZModeler File format etc, etc, etc... 2

3 Formati file per mesh i più diffusi Mesh 3D più diffusi meno diffusi.obj (wavefront) max diffusione indexed, normali, uv-mapping no colori (solo indice materiale x faccia) no skinning o ani.smd ( ) animazioni scheletali + skinning normali, uv-mapping no indexed! no colori.md3 (Quake, IDsoft) vertex animations, normali no colori.ply (cyberware) customizzabile accademico.3ds ( ) si: colori, uv-mapping, indexed, materiali, tessiture no: normali limite al numero di vert (64K).COLLADA ( ) completissimo nato apposta per essere interscambio open standard quasi impossibile da parsare completamente.fbx ( ) completo, comprese animations complesso, difficile da parsare.ma /.MB ( ) completo, comprese animations complesso, difficile da parsare Repositories, asset stores, public databeses, online shops, etc. semplici complessi Come rappresento una mesh? (quali strutture dati) indexed mesh V V4 T T2 V2 V5 T3 V3 vert X Y Z R G B V x y z r g b V2 x2 y2 z2 r2 g2 b2 V3 x3 y3 z3 r3 g3 b3 V4 x4 y4 z4 r4 g4 b4 V5 x5 y5 z5 r5 g5 b5 GEOMETRIA + ATTRIBUTI Tri: Wedge : Wedge 2: Wedge 3: T V4 V V2 T2 V4 V2 V5 T3 V5 V2 V3 CONNETTIVITA Circa la connettività di una mesh è two-manifold? (una "varietà due") two-manifold = localmente è una superficie SI = bene, NO = male (molti algoritmi su mesh necessitano che sia two-manifold) per le mesh:. two-manifold = ogni edge condiviso da max 2 faccie NO SI 3

4 Circa la connettività di una mesh Examples of NOT 2-manifolds meshes è two-manifold? (una "varietà due") two-manifold = localmente è una superficie SI = bene, NO = male (molti algoritmi su mesh necessitano che sia two-manifold) per le mesh: 2. two-manifold = ogni vertice condiviso da max stella non manifold edge here NON COSI non manifold edge here non manifold vertex here Circa la connettività di una mesh Circa la connettività di una mesh Orientamento delle facce A D t_a = {A,C,D} t_b = {A,B,C} Orientabile, non orientabile è possibile assegnare un orientamento ad ogni faccia coerentemente? orientabile = normali coerenti! C 2 B A D C senso opposto, edge coerente B 4

5 Circa la connettività di una mesh Orientabile, non orientabile esempi di mesh non orientabili: mesh non two-manifold e... Nastro di Moebius (non orientabile, aperta) Bottiglia di Klein (non orientabile, chiusa) Come rappresento una mesh? (quali strutture dati) connettività con half-edges V H V4 H2 H3 H4 H6 H5 V2 V5 H7 H8 H9 V3 Half edge: Da: A: Next: Opposite: H V4 V H2 -- H2 V V2 H3 -- H3 V2 V4 H H4 H4 V4 V2 H5 H3 H5 V2 V5 H6 H7 H6 V5 V4 H4 -- H7 V5 V2 H8 H5 H8 V2 V3 H9 -- H9 V3 V5 H7 -- CONNETTIVITA Strutture per connettività a confronto 3D models categorization: Origin INDEXED HW friendly HALF-EDGES Rendering complicato informazione construction Navigazione complicata richiede strutture dati ulteriori ( di adiacenza ) Ok per: mesh pure (di soli tri, o, al max, di soli quad) Navigazione semplice es: x trovare tutti i vertici nella stella di un vertice Ok anche per: polygonal mesh (poligoni misti a piacere) MODEL 3D of the scene rendering Compatta: 3 indici x tri > adatta per rendering Prolissa: 2 indici per tri > adatta a mesh processing preprocessing modelling Images applicazione interattiva 5

6 Mesh processing aka Geometry Processing Un buon manuale x programmare mesh processing: Geometry Processing Alcune buone librerielibrerie: VCG-Lib (CNR, ) Vision and Computer Graphic Lib OpenMesh (RWTH, de ) + open flipper CGAL (INRIA, ) Computational Geometry Algorithms Library (tutte: C++, open-source.) Geometry Processing Un buon applicativo Geometry Processing: esempio Es: Mesh smoothing 6

7 Geometry Processing: esempio Es: Mesh smoothing Geometry Processing: esempio Es: Mesh denoising (img by Iman Sadeghi) Semplificazione automatica di modelli 3D parametri: un errore massimo o un numero di facce obiettivo mesh originale 500K triangoli automaticamente mesh semplificata 2K triangles Semplificazione automatica Molte tecniche diverse Adattive oppure no usare piu' triangoli dove c'e' bisogno (es non nelle zone cmq piatte) oppure no Errore massimo introdotto: misurato e/o limitato oppure no Topologia: mantenuta oppure no Streaming Possibile Oppure no... 7

8 Automatic simplification (or poly-reduction) Semplificazione automatica Different possible strategies: iterative approaches repeat do a local operation (pick the least expensive one in term of error increase) until (objective reached) e.g.: poly count, o max error remove vertex edge collapse Strategie completamente diverse Vertex clustering: dividi i vertici originali in una griglia regolare "collassa" in un solo vertice tutti quelli nella stessa casella togli i triangoli che hanno solo o 2 vertici diversi Approssimazione dipende da dimensione griglia remove face Semplificazione automatica Simplificazione ad edge collapse (adattva) 25k faces Semplificazione a clustering (non adattiva) 235k faces 8