CEIG: Spanish Computer Graphics Conference

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Evaluación Optimizada de Arboles CSG de Sólidos Triangulados de Forma Libre
(The Eurographics Association, 2008) Ogayar, C. J.; Feito, F. R.; Segura, R. J.; Rivero, M. L.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
En este trabajo se presenta un algoritmo robusto para la evaluación de un árbol CSG completo de sólidos cuyas fronteras están delimitadas por mallas de triángulos. Este enfoque permite realizar la evaluación de un árbol CSG en una sola pasada, realizando las transformaciones geométricas y las operaciones booleanas asociadas a cada nodo en una sola expresión.
Fast Inverse Reflector Design (FIRD)
(The Eurographics Association, 2008) Mas, Albert; Martin, Ignacio; Patow, Gustavo; Luis Matey and Juan Carlos Torres
This paper presents a new method ofr a GPU-based computation of outgoing light distribution for inverse reflector design. We propose a fast method to obtain the outgoing light distribution of a parametrized reflector, and compare it with the desired illumination, that works completely in the GPU. We trace millions of rays using a hierarchical height-field representation of the reflector. Multiple reflections are taken into account. The parameters that define the reflector shape are optimized in an iterative procedure in order that the resulting light distribution is as close as possible to the user-provided target light distribution. We show that our method can calculate the reflector lighting at least one order of magnitude faster, even with millions of rays, and complex geometries and light sources.
Hacia un Modelo Integral para la Generación de Mundos Virtuales
(The Eurographics Association, 2008) Garcia, Gabriel Lopez; Carmona, Rafael Molina; Sanchez, Antonio Javier Gallego; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Uno de los problemas más importantes en los sistemas de Realidad Virtual es la diversidad de los dispositivos visuales y de interacción que existen en la actualidad. Junto a esto, la heterogeneidad de los motores gráficos, los motores físicos y los módulos de Inteligencia Artificial, propicia que no exista un modelo que aúne todos estos aspectos de una forma integral y coherente. Con el objetivo de unificar toda esta diversidad, presentamos un modelo formal que afronta de forma integral el problema de la diversidad en los sistemas de RV, así como la definición de los módulos principales que los constituyen. El modelo propuesto se basa en la definición de una gramática, que integra la actividad necesaria en un sistema de RV, su visualización y su interacción con el usuario. La descripción de un mundo se presenta como una secuencia ordenada de primitivas, transformaciones que modifican el comportamiento de las primitivas y actores que definen la actividad del sistema. Los conceptos de primitiva, transformación y actor son mucho más amplios de lo que es habitual en estos sistemas: Las primitivas no son simples primitivas de dibujo sino acciones que se deben ejecutar en un determinado sistema de presentación, gráfico o no; las transformaciones modifican las primitivas, dependiendo de su naturaleza; los actores desarrollan una o varias actividades en el mundo virtual, se visualizan mediante primitivas y transformaciones, y usan eventos que también se definen en sentido amplio. El modelo presentado tiene como virtud la separación de la actividad del sistema de los dispositivos visuales y de interacción concretos que lo componen. Esto supone varias ventajas: los dispositivos pueden ser sustituidos por otros dispositivos o por simulaciones de estos, los elementos del sistema pueden ser reutilizados, y la representación gráfica puede ser diferente dependiendo del dispositivo visual. En definitiva, se ha pretendido diseñar un sistema integral, adaptativo, reutilizable y genérico.Por último se presenta un caso práctico que permite concretar cómo se utiliza el modelo propuesto.
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
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.
Proyección Esférica Usando la Programación en la GPU
(The Eurographics Association, 2008) Amundarain, A.; Buchart, C.; Valero, A.; Aguinaga, I.; Matey, L.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Existen una gran cantidad de dispositivos de visualización que se emplean en los sistemas de realidad virtual; desde dispositivos de pantalla plana hasta sistemas que ofrecen una sensación de inmersión completa. Entre estos sistemas se puede encontrar los sistemas de proyección esférica, que presentan un buen grado de inmersión. Sin embargo, el tipo de proyección necesario para este tipo de sistemas no está soportado directamente por el hardware gráfico actual. Las mejoras en la programabilidad de este tipo de hardware permiten implementar los métodos necesarios para usar sistemas de proyección esférica de forma efectiva. En este artículo se describe un método para implementar las proyecciones necesarias en este tipo de sistemas usando el hardware gráfico. Así mismo, se presentan mejoras y métodos que permiten mejorar la eficiencia del método y la calidad de las imágenes obtenidas.
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
Auto-labeling as a Minimization Problem with Virtual Occlusions
(The Eurographics Association, 2008) Cuevas, A.; Rodriguez-Navarro, J.; Susin, A.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
In this paper we propose a fast algorithm for the automatic labeling of a set of predefined markers in an optical motion capture system. This algorithm is facing the problem as a minimization problem, using a virtual representation of the real model to predict possible occlusions that happen in the captured images. Moreover, we take advantage of the knowledge of the cameras parameters to solve potential labeling conflicts between markers.
Estimación de Densidades usando GPUs
(The Eurographics Association, 2008) Lastra, M.; Urena, C.; Bittner, J.; García, R.; Montes, R.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Este artículo presenta un método de estimación de densidades basado en rayos que ha sido implementado completamente en la GPU. La estimación de densidades basada en rayos reduce el sesgo de los enfoques clásicos basados en fotones aunque tiene un costo computacional más alto. Proponemos algoritmos y estructuras de datos para la implementación en GPUs de la estimación de densidades basada en rayos y mostramos que la técnica propuesta da hasta un orden de magnitud de aceleración comparada con su variante CPU. La aceleración obtenida se incrementa al aumentar el número de rayos y por tanto el método es muy útil en aplicaciones que requieran renderización de alta calidad.
Herramientas para la Triangulación y Registrado Inicial de Modelos 3D a Partir de Nubes de Puntos
(The Eurographics Association, 2008) Espana, M.; Moreno, J. J.; Martin, D.; Cano, P.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Presentamos un sistema para el tratamiento de datos adquiridos mediante escáner láser 3D, cuyo objetivo es la obtención de modelos tridimensionales de manera semiautomática. El sistema, que preserva el histórico de operaciones sobre las mallas desde la adquisición de éstas, consta de dos herramientas software. La primera herramienta se encarga de triangular la nube de puntos obtenida del escáner, consiguiendo mallas más correctas mediante la aplicación de diversos criterios de bondad sobre la triangulación obtenida. Una vez obtenida la malla se pasa al proceso de registrado mediante un procedimiento interactivo en el que las mallas son simplificadas para una más fácil selección de los puntos. El resultado final es un método que sirve para el desarrollo de software para gestión de modelos escaneados que no precisan de alta especialización del usuario final, evitando además el uso masivo de recursos hardware típico de este tipo de aplicaciones.
Optimización del Cálculo de Colisiones para Mallas Deformables mediante Voxelización de Primitivas
(The Eurographics Association, 2008) Gascon, J.; Otaduy, M. A.; Espadero, J. M.; Rodríguez, A.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Este artículo propone una optimización para la detección de colisiones de objetos deformables, consistente en la voxelización eficiente de primitivas en particiones espaciales. Nuestra técnica tiene aplicabilidad en el corte de objetos deformables, el cálculo de intersección de superficies y la detección del instante de colisión entre objetos móviles. El artículo incluye un análisis de rendimiento de la técnica propuesta frente a técnicas tradicionales basadas en cajas envolventes.
Visualización Mediante Punteado de Monumentos y Restos Arqueológicos Escaneados
(The Eurographics Association, 2008) Martin, D.; Arroyo, G.; Luzon, M. V.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Una de las nuevas áreas de aplicación de los escáneres es la captura de monumentos y restos arqueológicos para el mantenimiento del patrimonio cultural, siendo la documentación una de las tareas más importantes al trabajar con monumentos, la cual suele estar acompañada de imágenes de los mismos. Tradicionalmente estas imágenes han sido ilustraciones hechas a mano utilizando técnicas de plumilla y punteado. En este trabajo se presenta un método de obtención de ilustraciones mediante punteado a partir de monumentos y restos arqueológicos escaneados. Frente a trabajos previos, la solución que se presenta es simple y rápida, no necesitando tratamientos costosos de las nubes de puntos, permitiendo al usuario un ajuste interactivo así como la generación de animación manteniendo la coherencia entre fotogramas
Dos Sistemas de Realidad Aumentada para el Tratamiento de la Acrofobia
(The Eurographics Association, 2008) Perez, D.; Juan, M. C.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
En este artículo presentamos dos sistemas de RA para el tratamiento de la acrofobia. El primero de ellos utiliza fotos navegables como elementos virtuales. En el segundo las sensaciones acrofóbicas se producen simulando que repentinamente: se abre un agujero en el suelo o se suben las paredes. Para comprobar la sensación de presencia y grado de ansiedad producidos por estos sistemas, se han realizado dos estudios comparativos. En el primero de ellos, se ha comparado el primer sistema de RA (foto navegable) con el mismo entorno real. En el segundo, se ha comparado el segundo sistema de RA con un sistema similar de RV. Los resultados han demostrado que la RA produce suficiente sensación de presencia y ansiedad en usuarios sin fobia. Por consiguiente, a falta de hacer pruebas con pacientes reales, nos inclinamos a pensar que este tipo de sistemas puede ser una alternativa a la RV para terapia
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
Voxelización de Sólidos Mediante Instanciación de Geometría
(The Eurographics Association, 2008) Noguera, J. M.; Rueda, A. J.; Ogayar, C. J.; Segura, R. J.; Luis Matey and Juan Carlos Torres
En este artículo analizamos un algoritmo para calcular la voxelización de un sólido que es simple, eficiente, robusto y que aprovecha gran parte del potencial del hardware gráfico 3D. La nueva generación de hardware gráfico ha aportado innovadoras características tales como la instanciación de geometría y el procesador de geometría. Describimos cómo estas nuevas características pueden emplearse para implementar de manera sencilla y eficiente un algoritmo de voxelización. Se consigue así reducir el tiempo necesario para subir el modelo a la GPU. Se presentan dos implementaciones del algoritmo. La primera hace uso de la instanciación de geometría, y la segunda emplea conjuntamente la instanciación y el procesador de geometría.
Representación Vectorial 3D en un Sistema de Información Geográfica
(The Eurographics Association, 2008) Torres, Jordi; Ten, Maria; Zarzoso, Jesus; Gaitan, Rafael; Lluch, Javier; Luis Matey and Juan Carlos Torres
Se presenta una librería multiplataforma capaz de mostrar en un sistema de información geográfica datos vectoriales tridimensionales utilizando las técnicas de aceleración que ofrecen los grafos de escena. La representación de datos vectoriales es de especial interés, siendo un factor clave en diversas áreas del análisis geográfico. Se aportan herramientas de edición y visualización 3D capaz de dibujar puntos, líneas, polígonos, extrusión de geometrías y figuras geométricas básicas de una manera eficiente.
Understanding Exposure for Reverse Tone Mapping
(The Eurographics Association, 2008) Martin, Miguel; Fleming, Roland; Sorkine, Olga; Gutierrez, Diego; Luis Matey and Juan Carlos Torres
High dynamic range (HDR) displays are capable of providing a rich visual experience by boosting both luminance and contrast beyond what conventional displays can offer.We envision that HDR capture and display hardware will soon reach the mass market and become mainstream in most fields, from entertainment to scientific visualization. This will necessarily lead to an extensive redesign of the imaging pipeline. However, a vast amount of legacy content is available, captured and stored using the traditional, low dynamic range (LDR) pipeline. The immediate question that arises is: will our current LDR digital material be properly visualized on an HDR display? The answer to this question involves the process known as reverse tone mapping (the expansion of luminance and contrast to match those of the HDR display) for which no definite solution exists. This paper studies the specific problem of reverse tone mapping for imperfect legacy still images, where some regions are under- or overexposed. First, we show the results of a psychophysical study compared with first-order image statistics, in an attempt to gain some understanding in what makes an image be perceived as incorrectly exposed; second, we propose a methodology to evaluate existing reverse tone mapping algorithms in the case of imperfect legacy content.
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.
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
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

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