Volumetric methods for the real-time display of natural gaseous phenomena [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Stefan Roettger

Volumetric Methods forthe Real-Time Display ofNatural Gaseous PhenomenaVon der Fakultat¨ Informatik, Elektrotechnik undInformationstechnik der Universitat¨ Stuttgartzur Erlangung der Wurde¨ eines Doktors derNaturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte AbhandlungVorgelegt vonStefan Roettgeraus ErlangenHauptberichter: Prof. Dr. T. ErtlMitberichter: Prof. Dr. M. StammingerProf. Dr. W. HeidrichTag der mundlichen¨ Prufung:¨ 2. Juni 2004Institut fur¨ Visualisierung und Interaktive Systemeder Universitat¨ Stuttgart20042Contents1 Motivation and Outline 82 The OpenGL Rendering Pipeline 112.1 Basic Layout of the Rendering Pipeline . . . . . . . . . . . . . . 112.2 Rendering Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.3 Lighting and Texturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.3.1 Direct Lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.3.2 Texture Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.4 Programmable Graphics Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.4.1 Vertex Shaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.4.2 Pixel and Fragment Programs . . . . . . . . . . . 233 A Brief History of Terrain Rendering 263.1 Data Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.2 TINs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.3 S-LOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.4 Progressive Meshes . . . . . . . . . . . . . .