SimLOD (Similarity-based Level of Detail) 是一种基于相似性的多层次细节(LOD)算法,主要用于大规模3D点云或网格数据的动态简化。它通过分析数据相似性来自适应地调整细节层次,在保持视觉保真度的同时显著提升渲染效率。
Code Link:m-schuetz/SimLOD: Simultaneous LOD Generation and Rendering for Point Clouds
Paper Link:
[2310.03567] SimLOD: Simultaneous LOD Generation and Rendering
Splitting Pass
doSplitting
函数的主要功能是处理需要分裂的节点(spillingNodes
),将每个节点分裂成 8 个子节点,并进行相应的初始化操作。同时,它还会处理点数据的回收和占用网格(OccupancyGrid
)的分配。 注意!待分裂的节点中的点数据,在counting阶段已经加入到了spilling溢出缓冲区中,这里就不再进行拷贝了。 只需要把分裂节点的点数据清除,换成voxel数据。SplittingPass操作也是并行执行的。
对所有待分裂的节点:
1)添加8个子节点,给子节点编号,值初始化,name初始化;
2)添加待分裂节点和8个子节点的继承关系;
3)待分裂节点中点数据清空,chunk回收另作他用;
4)待分裂节点的grid启用,换成voxel掩膜数据,使用128*128*128/32个int32来表示
本文精读的代码位于 modules\progressive_octree\progressive_octree_voxels.cu。在代码中已加入了详细的注释
/**
* @param nodes 所有的节点起始地址
* @param spillingNodes 溢出的节点=需要分裂的节点
* @param numSpillingNodes 溢出节点的个数
*
* @return 返回说明 这里好像没有给出返回值呢
* -<em>false</em> fail
* -<em>true</em> succeed
*/
bool doSplitting(Node* nodes, Node** spillingNodes, uint32_t* numSpillingNodes){
auto grid = cg::this_grid();
// 注意!待分裂的节点中的点数据,在counting阶段已经加入到了spilling溢出缓冲区中,这里就不再进行拷贝了。
// 只需要把分裂节点的点数据清除,换成voxel数据。
// split the spilling nodes
// PRINT("split %i spilling nodes \n", *numSpillingNodes);
// 遍历所有需要分裂的节点,并创建8个子节点
// spillNodeIndex 是当前正在处理的节点的索引。取值为0,1,2,...,*numSpillingNodes-1
processRange(*numSpillingNodes, [&](int spillNodeIndex){
Node* spillingNode = spillingNodes[spillNodeIndex];
// create child nodes 总的节点数+8,注意childOffset是+8之前的numNodes值
uint32_t childOffset = atomicAdd(&stats->numNodes, 8);
// 对这8个子节点进行初始化
for(int i = 0; i < 8; i++){
// 三位二进制数,从高位到低位分别对应X、Y、Z轴
// 例如,XYZ坐标索引为000b,则子节点索引为0 cx=0,cy=0,cz=0
// 例如,XYZ坐标索引为100b,则子节点索引为4 cx=1,cy=0,cz=0
int cx = (i >> 2) & 1;
int cy = (i >> 1) & 1;
int cz = (i >> 0) & 1;
Node child;
child.counter = 0; // 子节点目前一定是叶子节点,点计数初始化为0 为啥有一个counter,还有一个numPoints?
child.numPoints = 0; // 子节点目前没有点,点数初始化为0
child.points = nullptr;
memset(&child.children, 0, 8 * sizeof(Node*)); // 初始化子节点的指针数组
child.level = spillingNode->level + 1; // 子节点的层级等于父节点的层级+1
// 子节点的X坐标等于父节点的X坐标乘以2加上cx
// 以X方向为例,这是因为每增加一层,X方向的坐标索引区间会加一倍,比如第1层X坐标只有0或1,
// 第2层X坐标有0、1、2或3,第3层X坐标有0、1、2、3、4、5、6、7,以此类推。
child.X = 2 * spillingNode->X + cx;
child.Y = 2 * spillingNode->Y + cy;
child.Z = 2 * spillingNode->Z + cz;
child.countIteration = 0; // 当前节点第几遍参与计数,子节点刚刚生成,还没有参与计数,初始化为0
// 给节点起名字,这里的名字是有讲究的,因为节点的名字是由它所在的层级和子节点的索引组成的
// 起名字的时候,先copy父节点的名字,然后在level位置上加上子节点的索引,比如000b的父节点的名字叫做0,
// 这样的话,也可以根据名字直接得出这个节点到根节点的追溯路径
memcpy(&child.name[0], &spillingNode->name[0], 20);
child.name[child.level] = i + '0'; //
// child.voxels = Array<Point>();
child.numVoxels = 0; // 节点对应的有效立方块数目初始化为0
child.numVoxelsStored = 0; // 当前存储的Voxel数目初始化为0
nodes[childOffset + i] = child; // 给nodes总表的新节点赋值
spillingNode->children[i] = &nodes[childOffset + i]; // 给分裂节点(作为父节点)的子节点赋值
}
// return chunks to chunkQueue
// 将溢出节点中的所有点数据 (node->points) 并行拷贝到全局数组 spilledPoints
Chunk* chunk = spillingNode->points;
while(chunk != nullptr){
Chunk* next = chunk->next;
chunk->next = nullptr;
int32_t oldIndex = atomicAdd(&stats->numAllocatedChunks, -1); // numAllocatedChunks维护当前使用的Chunk数目
// stats->numAllocatedChunks与chunkQueue的实际使用长度保持一致
int32_t newIndex = oldIndex - 1;
chunkQueue[newIndex] = chunk;
chunk = next;
}
spillingNode->numPoints = 0;
spillingNode->points = nullptr;
// allocate occupancy grid for the spilled node
// 分裂之后,节点不再存点了,改存立方体,立方体的数目为128*128*128,使用128*128*128个bit存储,若用int32存储的话,
// 需要int32的数量为128*128*128/32=65536,每个bit表示一个立方体的状态,
if(spillingNode->grid == nullptr){
spillingNode->grid = (OccupancyGrid*)allocator_persistent->alloc(sizeof(OccupancyGrid));
}
});
grid.sync();
// clear the newly allocated occupancy grids
// 对新生成的所有voxel进行初始化,全部清零,numElements表示需要清零的元素数目
// 其值为*numSpillingNodes * (128*128*128 / 32u);
// 其中*numSpillingNodes表示需要分裂的节点数目,128*128*128表示每个节点对应的立方体数目,32u表示使用int32进行存储
uint32_t numElements = *numSpillingNodes * (GRID_NUM_CELLS / 32u);
// numElements = 1;
// PRINT("clear new occupancy grids, %u elements \n", numElements);
grid.sync();
processRange(numElements, [&](int cellIndex){
int gridIndex = cellIndex / (GRID_NUM_CELLS / 32u);
int localCellIndex = cellIndex % (GRID_NUM_CELLS / 32u);
Node* spillingNode = spillingNodes[gridIndex];
spillingNode->grid->values[localCellIndex] = 0;
});
}
void expand(
Node* root, Point* points, int numPoints,
float3 octreeMin, float3 octreeMax, float octreeSize,
Node* nodes,
Node** spillingNodes, uint32_t* numSpillingNodes,
Point* spilledPoints, uint32_t* numSpilledPoints,
uint32_t batchIndex
){
auto grid = cg::this_grid();
for(int i = 0; i < 20; i++){ // 计数-分裂-计数-分裂,交替进行,最多迭代执行20遍
grid.sync();
bool isFinished = doCounting(root, points, numPoints,
octreeMin, octreeMax, octreeSize,
nodes,
spillingNodes, numSpillingNodes,
spilledPoints, numSpilledPoints,
batchIndex + 1);
grid.sync();
// 待分裂节点数为0,跳出循环,expand阶段结束。
if(isFinished) break;
doSplitting(nodes, spillingNodes, numSpillingNodes);
grid.sync();
}
grid.sync();
}