Patch textures(mesh colors)のメモ

CyHair で有名な Cem Yuksel 先生のところから

概要

ptex のような感じですが, より既存パイプラインに乗せやすい & 効率化 & HW 化しやすい感じの texture mapping 手法です.
初出論文(Mesh colors)では, ptex と比べて, meshcolors では triangle 対応が利点とありますが, ptex も実装のほうは triangle 対応しているので, この点についてはあまり advantage は無くなったと思います.

手法の発展

Mesh colors : 初出 http://www.cemyuksel.com/research/meshcolors/meshcolors_techreport.pdf
Mesh Color Textures : 既存の 2D texture に mesh color をコンバートすることで, でより効率的な HW 化(ただし HW 化は完全ではない. たとえば anisotropic filtering 未対応
Patch Textures: Hardware Implementation of Mesh Colors : Mesh colors の完全な HW 対応(aniso filtering 対応) http://www.cemyuksel.com/research/meshcolors/patchtextures_hpg2019.pdf

実装

face ごとに texture を持つため, 隣接 face との補間をどうするかが
特に GPU(rasterizer)ですとこの辺りが面倒です

edge, 隣接 face を求める

入力形状が subdivision surface(quad mesh)でしたら, OpenSubdiv などで求めることができますが, 任意 polygon の場合は half-edge を計算するなどして edge, 隣接 face のデータ構造を求める必要があります.

単に隣接関係だけでよければ, std::map<std::pair<int, int>> でやってしまうのが一番楽かも?ですが,

meshcolors などに使える half-edge ライブラリを作りました.

ただ, 隣接関係を求めるのは half-edge を walk する必要がありちょっと面倒です.

既存のものを使うのであれば, libigl, OpenMesh など形状処理ライブラリはいくつかありますが, pmp-library

が組み込みが楽かと思います.
ただ, pmp-library や libigl は三角形限定とかだったりします(tinymeshutils は三角形や四角形, 多角形混在にも使えます)

offline raytrace レンダラでの実装

特段大きな変更はありません.
ptex のように, 隣接 face の情報をみて, filtering します.

bindless texture

bindless texture でやってしまうというのが一番楽ですが, HW に制約がでます(最新 NVIDIA/AMD GPU では対応しているかと思いますが). また, Vulkan では bindless texture に対応する機能が標準機能としてはまだありません https://community.khronos.org/t/bindless-textures/103941/13

SSBO

GPU の場合, SSBO(全体を 1D/2D array として扱う)でやるのが楽でしょうか.
tinymeshutils では, index ベースで half-edge を作っているので, SSBO 化はやりやすいと思います.

問題点

• mesh colors という名称がわかりづらいし検索性も低い(patch textures も同様)