Height map compression techniques

Abstract

Cílem této práce je navrhnout vhodnou metodu pro ztrátovou kompresi terénních výškových dat. Tato metoda by měla na vstupu přijímat bloky čísel s plovoucí desetinnou čárkou o rozměrech 2^n x 2^n, pro které by měla být schopna provést progresivní dekompresi mip-map (reprezentací v nižším rozlíšení). V každé mip-mapě by měla zachovat rekonstruovaná data v mezích určité maximální odchylky. Tato odchylka by měla být v jednotkách metrů a nastavitelná uživatelem. S ohledem na tyto požadavky by měla být tak efektivní, jak jen je to možné. Naše metoda je inspirována druhou generací waveletové dekompozice upravené tak, aby byla schopna zaručit požadavek na maximální odchylku. Naše metoda umí komprimovat blok o velikosti 256x256 za přibližně 30 ms a dekomprimovat ho za přibližně 2 ms. Díky těmto atributům může být tato metoda použita v planetárním rendereru běžícím v reálním čase. Dosahuje kompresní poměr 37:1 na datasetu celé Země, transformovaném a rozděleném do čtvercových bloků při respektování maximální odchylky 5m. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

The goal of this thesis is to design a suitable method for lossy compression of heightmap terrain data. This method should accept blocks of float samples of dimensions 2^n x 2^n as an input, for which it should be able to perform progressive decompression of mip-maps (lower-resolution representations). It should keep the reconstructed data within a certain maximum per-sample error bound for each mip-map level. This bound should be in the unit of meters and adjustable by the user. Given these constraints, it should be as efficient as possible. Our method is inspired by the second generation of progressive wavelet-based compression scheme modified to satisfy the~maximum-error constraint. We simplified this scheme by factoring out unnecessary computations in order to improve the efficiency. Our method can compress a 256x256 block in about 30 ms and decompress it in about 2 ms. Thanks to these attributes, the method can be used in a real-time planet renderer. It achieves the compression ratio of 37:1 on the whole Earth 90m/sample terrain dataset transformed and separated into square blocks, while respecting the maximum error of 5m. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)