home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / virtual / 4632 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-28  |  6.8 KB

  1. Path: sparky!uunet!ogicse!news.u.washington.edu!stein.u.washington.edu!hlab
  2. From: U2014001@VEC.CCUPM.UPM.ES (David Caballero)
  3. Newsgroups: sci.virtual-worlds
  4. Subject: DESIGN: 3D Forests
  5. Message-ID: <1k7bukINNod6@shelley.u.washington.edu>
  6. Date: 27 Jan 93 15:26:25 GMT
  7. Article-I.D.: shelley.1k7bukINNod6
  8. Organization: University of Washington
  9. Lines: 112
  10. Approved: cyberoid@milton.u.washington.edu
  11. NNTP-Posting-Host: stein.u.washington.edu
  12. Originator: hlab@stein.u.washington.edu
  13.  
  14.  
  15.  
  16. This article is to reply those asking me for a bit more of information
  17. about 3D modelling and rendering of forests, i.e John Curtis, Chris
  18. Hand, Diego Montefus co, Paul Simpson, Thomas Eskridge, Michael
  19. Almquist and Thad E Starner:
  20.  
  21.     I have been involved as analyst and programmer in a research team
  22. of Forest Fire Simulation from 1989. In such project I developed a
  23. first approximation of what I thougt a burned forest should seem like.
  24. It was entirely programmed on a PC with starndard VGA graphics and,
  25. may I have to admit it, it was a severe limitation to my expectations.
  26. The first module of the project was then presented as a paper in the
  27. IXX World IUFRO Congress, at Montreal, Canada, in August o f 1990.
  28. Then I showed it to Peter Kourtz, one of the greats on Forest Fire
  29. Research (he is actually involved in some VR like projects with fire
  30. fightning helicopter simulators and computer programming using voice
  31. recognition) at Petawawa Forest Institute. He, then, said: "Oh, very
  32. nice graphics". Yes, it was, but I was seeking a little bit further.
  33.   
  34.     At the end of that very year I went to the II World Congress on
  35. Forest Fire Res earch, an then again, I had the opportunity to show my
  36. work to Richard R. Rothe rmel, Forest Fire Research Leader at
  37. Intermountain Research Laboratory (USDA) a t Montana, and Francis
  38. Fujioka, at Riverside (CA, USDA). This last one told me: "Well, your
  39. work sounds interesting but, what do you consider is the next step?
  40. ". And the next step, I told him, was the high end graphics and the
  41. human inter facing with computers.
  42.  
  43.     All this facts lead us to the present. Nowadays I am working with
  44. other har dware and software, but my goals are the same. I intend to
  45. a) Represent high en d computer generated pictures of landscapes to
  46. see what can be in the future wi th such or such activity taking place
  47. on natural environments. The area of acti vities I am refering to is
  48. civil engineering and, more close, forest and natura l environmental
  49. engineering. b) To involve VR techniques for the forests and ge neral
  50. natural environmental management, by means of developing new software
  51. or adapting the existing one to VR environments. In this way I am
  52. thinking about 3 D GIS whit data input and management via standard VR
  53. devices (such as dataglove s etc.). (I have a lot to speak about this,
  54. because I have several ideas that I want to be real). c) To develop a
  55. VR Operating System for Forest Fire Crew tra ining. Supose all those
  56. guys being involved in hazarous situations when a fire occurs and are
  57. rarely expected. It will take artificial intelligence inputs of those
  58. with experience and, virtually, give the other some hints as the
  59. virtual forest fire simulation take place. d) One of my dreams is to
  60. submit a work to I MAGINA and SIGGRAPH showing how can I represent
  61. natural environments, focusing mostly on tree and forests modelling
  62. and rendering. At this point I have got an idea called CYBERJACK, a
  63. project I want to develop along 1993 year to be prese nted at 1994.
  64. (Is a story about CYBERnetic timberJACKs, really amazing).
  65.  
  66.     Getting to the point I am nowadays working over a Silicon Graphics
  67. IRIS CRIMSON XS24 (Is hard to find, buy or share such computers in
  68. Spain) with TDI s oftware, i.e. TDI Professional Animator Explore. The
  69. package counts with a modu le of 3D tree modelator, namely TDIAMAP,
  70. developed by CIRAD at Montpellier (Fra nce). As forest engineer I have
  71. to say that the species are very realistic ones but it has a drawback:
  72. the huge facets databases it generates. Trying to modela te a whole
  73. forest, with thousand of large, medium and small trees as well as ot
  74. her plant levels such as shrubs and grass, lead us to millions of
  75. facets to be computed for ONE final rendered frame.
  76.  
  77.     The firsts attempts to render it where unfructuous because only 16
  78. trees co llapsed the swap disk space. So I decided to render the image
  79. in several stages and then compose all of them with a Z buffering.
  80. Because of the type of Z-compo se involved the same space disk and
  81. time rendering, so nothing solved. But, and here is the idea, why to
  82. Z-compose?.
  83.  
  84.     So I went to the root of the problem. Why takes so many disk space
  85. and time the rendering of a forest?. Is it because of the complexities
  86. of the tree model used? The answer was NOT. The rendering routines of
  87. TDI Explore analizes each pixel of the screen tracing a rendering line
  88. crossing trough ALL of the facets that are behind that very pixel.
  89. This is the key. To ratify this hyphothesis I modelled 10 thousand of
  90. non-complex objects, i.e. a single hexaedron, and place d it one in
  91. front the other in a single row. Then I placed the virtual camera i n
  92. front of the first one so only one object could be visualized. But
  93. there were 10,000 x 2 = 20,000 facets in " front" of each pixel being
  94. analized by the rend er routine. And Tah taaah Y "process stopped due
  95. to no more swap space". The sa me limitation I had with a very complex
  96. object.
  97.  
  98.      The solution then was obvius. I have to render the forest splited
  99. in scrip ts with trees placed roughly in the same plane but with FEW
  100. FACETS OVERLAPPING each other. Then a single compose OVER did the
  101. work. I called it Multiple PLane s Rendering Compose. Some limitations
  102. to the method are: 1) The camera is neede d to move rougly parallel to
  103. the normal of the analisys planes. The rendering o f the quck turns
  104. are rather complicated to set. 2) The method implies complex s cript
  105. editing, precise object location and a very carefull order in the
  106. final c omposition. 3) It involves a lot of scripts, one per analisys
  107. plane. 3) How to render the shadow casting over the floor and over the
  108. other trees (I think I've got the solution projecting the shadow along
  109. a vector parallel to the analisys planes). 4) It is possible to render
  110. turns of the camera by succesive composing of renders, not by planes,
  111. but by concentric cilindric surfaces from the camer a location.
  112.  
  113.     At the moment I am programming in C-Shell all the process
  114. involved. I will send you a copy of the code when I finish it.
  115.  
  116.     Please, send me any comments about this article that, be care of
  117. it, is the only one being published at the date.
  118.  
  119.     Thanks all of you sharing knowledges. VR is rougly known here in
  120. Spain and I can't say if there is projects on it. But it is
  121. overwhelming how it is being accepted in the rest of the world. Don't
  122. wait for the future, the future is her e right now.
  123.  
  124. BEST REGARDS
  125. GNOMO
  126.