home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / virtual / 4539 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-24  |  6.8 KB
  1. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!saimiri.primate.wisc.edu!usenet.coe.montana.edu!news.u.washington.edu!stein.u.washington.edu!hlab
  2. From: David Caballero GNOMO <U2014001@VEC.CCUPM.UPM.ES>
  3. Newsgroups: sci.virtual-worlds
  4. Subject: TECH: Virtual Forests rendering
  5. Date: Wed, 20 Jan 1993 19:48:39 CST
  6. Organization: University of Washington
  7. Lines: 100
  8. Approved: cyberoid@milton.u.washington.edu
  9. Message-ID: <1jvobuINNk8u@shelley.u.washington.edu>
  10. NNTP-Posting-Host: stein.u.washington.edu
  11. Originator: hlab@stein.u.washington.edu
  12.  
  13.  
  14. This article is to reply those asking me for a bit more of information about 3D
  15. modelling and rendering of forests, i.e John Curtis, Chris Hand, Diego Montefus
  16. co, Paul Simpson, Thomas Eskridge, Michael Almquist and Thad E Starner:
  17.  
  18.     I have been involved as analyst and programmer in a research team of Forest
  19.  Fire Simulation from 1989. In such project I developed a first approximation o
  20. f what I thougt a burned forest should seem like. It was entirely programmed on
  21.  a PC with starndard VGA graphics and, may I have to admit it, it was a several
  22. limitation to my espectatives. The first module of the project was then present
  23. ed as a paper in the IXX World IUFRO Congress, at Montreal, Canada, in August o
  24. f 1990. Then I showed it to Peter Kourtz, one of the greats on Forest Fire Rese
  25. arch (he is actually involved in some VR like projects with fire fightning heli
  26. copter simulators and computer programming using voice recognition) at Petawawa
  27.  Forest Institute. He, then, said: "Oh, very nice graphics". Yes, it was, but I
  28.  was seeking a little bit further.
  29.  
  30. At the end of that very year I went to the II World Congress on Forest Fire Res
  31. earch, an then again, I had the opportunity to show my work to Richard R. Rothe
  32. rmel, Forest Fire Research Leader at Intermountain Research Laboratory (USDA) a
  33. t Montana, and Francis Fujioka, at Riverside (CA, USDA). This last one told me:
  34. "Well, your work sounds interesting but, what do you consider is the next step?
  35. ". And the next step, I told him, was the high end graphics and the human inter
  36. facing with computers.
  37.  
  38.     All this facts lead us to the present. Nowadays I am working with other har
  39. dware and software, but my goals are the same. I intend to a) Represent high en
  40. d computer generated pictures of landscapes to see what can be in the future wi
  41. th such or such activity taking place on natural environments. The area of acti
  42. vities I am refering to is civil engineering and, more close, forest and natura
  43. l environmental engineering. b) To involve VR techniques for the forests and ge
  44. neral natural environmental management, by means of developing new software or
  45. adapting the existing one to VR environments. In this way I am thinking about 3
  46. D GIS whit data input and management via standard VR devices (such as dataglove
  47. s etc.). (I have a lot to speak about this, because I have several ideas that I
  48.  want to be real). c) To develop a VR Operating System for Forest Fire Crew tra
  49. ining. Supose all those guys being involved in hazarous situations when a fire
  50. occurs and are rarely expected. It will take artificial intelligence inputs of
  51. those with experience and, virtually, give the other some hints as the virtual
  52. forest fire simulation take place. d) One of my dreams is to submit a work to I
  53. MAGINA and SIGGRAPH showing how can I represent natural environments, focusing
  54. mostly on tree and forests modelling and rendering. At this point I have got an
  55.  idea called CYBERJACK, a project I want to develop along 1993 year to be prese
  56. nted at 1994. (Is a story about CYBERnetic timberJACKs, really amazing).
  57.  
  58.     Getting to the point I am nowadays working over a Silicon Graphics IRIS
  59. CRIMSON XS24 (Is hard to find, buy or share such computers in Spain) with TDI s
  60. oftware, i.e. TDI Professional Animator Explore. The package counts with a modu
  61. le of 3D tree modelator, namely TDIAMAP, developed by CIRAD at Montpellier (Fra
  62. nce). As forest engineer I have to say that the species are very realistic ones
  63. but it has a drawback: the huge facets databases it generates. Trying to modela
  64. te a whole forest, with thousand of large, medium and small trees as well as ot
  65. her plant levels such as shrubs and grass, lead us to millions of facets to be
  66. computed for ONE final rendered frame.
  67.  
  68.     The firsts attempts to render it where unfructuous because only 16 trees co
  69. llapsed the swap disk space. So I decided to render the image in several stages
  70. and then compose all of them with a Z buffering. Because of the type of Z-compo
  71. se involved the same space disk and time rendering, so nothing solved. But, and
  72.  here is the idea, why to Z-compose?.
  73.  
  74.     So I went to the root of the problem. Why takes so many disk space and time
  75. the rendering of a forest?. Is it because of the complexities of the tree model
  76.  used? The answer was NOT. The rendering routines of TDI Explore analizes each
  77. pixel of the screen tracing a rendering line crossing trough ALL of the facets
  78. that are behind that very pixel. This is the key. To ratify this hyphothesis I
  79. modelled 10 thousand of non-complex objects, i.e. a single hexaedron, and place
  80. d it one in front the other in a single row. Then I placed the virtual camera i
  81. n front of the first one so only one object could be visualized. But there were
  82. 10,000 x 2 = 20,000 facets in " front" of each pixel being analized by the rend
  83. er routine. And Tah taaah Y "process stopped due to no more swap space". The sa
  84. me limitation I had with a very complex object.
  85.  
  86.      The solution then was obvius. I have to render the forest splited in scrip
  87. ts with trees placed roughly in the same plane but with FEW FACETS OVERLAPPING
  88. each other. Then a single compose OVER did the work. I called it Multiple PLane
  89. s Rendering Compose. Some limitations to the method are: 1) The camera is neede
  90. d to move rougly parallel to the normal of the analisys planes. The rendering o
  91. f the quck turns are rather complicated to set. 2) The method implies complex s
  92. cript editing, precise object location and a very carefull order in the final c
  93. omposition. 3) It involves a lot of scripts, one per analisys plane. 3) How to
  94. render the shadow casting over the floor and over the other trees (I think I've
  95.  got the solution projecting the shadow along a vector parallel to the analisys
  96. planes). 4) It is possible to render turns of the camera by succesive composing
  97.  of renders, not by planes, but by concentric cilindric surfaces from the camer
  98. a location.
  99.  
  100.     At the moment I am programming in C-Shell all the process involved. I will
  101. send you a copy of the code when I finish it.
  102.  
  103.     Please, send me any comments about this article that, be care of it, is the
  104.  only one being published at the date.
  105.  
  106.     Thanks all of you sharing knowledges. VR is rougly known here in Spain and
  107. I can't say if there is projects on it. But it is overwhelming how it is being
  108. accepted in the rest of the world. Don't wait for the future, the future is her
  109. e right now.
  110.  
  111. Cheers.
  112. GNOMO.
  113.