home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #26 / NN_1992_26.iso / spool / comp / graphics / 11636 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-11-09  |  6.4 KB  |  215 lines
  1. Newsgroups: comp.graphics
  2. Path: sparky!uunet!ferkel.ucsb.edu!taco!gatech!swrinde!zaphod.mps.ohio-state.edu!pacific.mps.ohio-state.edu!cis.ohio-state.edu!news.sei.cmu.edu!fs7.ece.cmu.edu!crabapple.srv.cs.cmu.edu!ph
  3. From: ph+@cs.cmu.edu (Paul Heckbert)
  4. Subject: Re: Meta Balls
  5. Message-ID: <BxGJC4.11B.1@cs.cmu.edu>
  6. Keywords: meta balls, blob, implicit surface, soft object
  7. Sender: news@cs.cmu.edu (Usenet News System)
  8. Nntp-Posting-Host: hostess.graphics.cs.cmu.edu
  9. Organization: School of Computer Science, Carnegie Mellon
  10. References: <1992Nov6.140016.28298@ghost.dsi.unimi.it> <1992Nov6.183745.8343@kpc.com>
  11. Date: Mon, 9 Nov 1992 16:33:36 GMT
  12. Lines: 201
  13.  
  14. >pugliese@ghost.dsi.unimi.it (Marco Pugliese) writes:
  15. > In the No. 1 (sept./oct. 1992) of Tech Images Internationales, they talk
  16. > about "meta ball", a unique primitive that makes smooth-surfaced images,
  17.  
  18. Here are the papers I know about.
  19. I'm sure this isn't a complete bibliography, however.
  20. I'll point out some of the differences in terminology as I summarize the
  21. papers below.
  22.  
  23. A BRIEF HISTORY OF BLOBBY MODELING
  24.  
  25. People have known for a long time that if you have two implicit surfaces
  26. f(x,y,z)=0 and g(x,y,z)=0 that are fairly continuous, with a common
  27. sign convention (f and g positive on the inside, negative on the outside, say)
  28. then the implicit surface defined by f+g=0 is a blend of the shapes.
  29. See [Ricci 1983] for a variant of this.
  30.  
  31. The van der Waals surfaces of molecules (roughly speaking,
  32. iso-potentials of the electron density) are described
  33. in Chemistry and Physics books and [Max 1983].
  34. To create animation of DNA for Carl Sagan's COSMOS TV Series,
  35. Jim Blinn proposed approximating each atom by a Gaussian potential, and
  36. using superposition of these potentials to define a surface.  He ray
  37. traced these [Blinn 1982], and called them "blobby models".
  38.  
  39. Shortly thereafter, people at Osaka University and at Toyo Links in Japan
  40. began using blobby models also.  They called theirs "metaballs"
  41. (or, when misspelled, "meatballs").  Yoichiro Kawaguchi became a big
  42. user of their software and their Links parallel processor machine to
  43. create his "Growth" animations which have appeared in the SIGGRAPH film show
  44. over the years.  The graduate students implementing the metaball software
  45. under Koichi Omura at Osaka used a piecewise quadratic approximation to
  46. the Gaussian, however, for faster ray-surface intersection testing
  47. (no need for iterative root finders; you just solve a quadratic).
  48. I don't know of any papers by the Japanese on their blobby modeling
  49. work, which is too bad, because they have probably pushed the technique
  50. further than anyone.
  51.  
  52. Bloomenthal has discussed techniques for modeling organic forms (trees,
  53. leaves, arms) using blobby techniques [Bloomenthal 1991]
  54. (though he prefers the term "implicit modeling") and for polygonizing
  55. these using adaptive, surface-tracking  octrees [Bloomenthal 1988].
  56. The latter algorithm is not limited to blobby models, but works for any
  57. implicit model, not just blobs.
  58. Polygonization allows fast z-buffer renderers to be used instead of
  59. ray tracers, for interactive previewing of shapes.
  60. A less general variant of this algorithm was described in the "marching cubes"
  61. paper by [Lorensen 87] and some bugs in this paper have been discussed
  62. in the scientific visualization community in the years since.
  63. In the sci-vis community, people call them "iso-surfaces" not
  64. "implicit surfaces".
  65.  
  66. Meanwhile, in Canada and New Zealand, the Wyvill brothers, and grad
  67. students, were doing investigating many of the same ideas: approximations
  68. of Gaussians, animation, and other ideas.  See their papers listed below.
  69. Rather than "blobbies" or "metaballs", they called their creations
  70. "soft objects".  But it's really the same idea.
  71.  
  72. Bloomenthal and Wyvill collected many good papers on blobby and implicit
  73. modeling for a recent SIGGRAPH tutorial (1991?).
  74.  
  75. -Paul
  76.  
  77. Paul Heckbert                            ph@cs.cmu.edu
  78. Computer Science Dept., Carnegie Mellon University
  79. 5000 Forbes Ave, Pittsburgh PA 15213-3891, USA
  80.  
  81. --
  82.  
  83. %A A. Ricci
  84. %T A Constructive Geometry for Computer Graphics
  85. %J Computer Journal
  86. %V 16
  87. %N 2
  88. %D May 1973
  89. %P 157-160
  90. %K blob, CSG
  91.  
  92. %A Nelson L. Max
  93. %T Computer Representation of Molecular Surfaces
  94. %J IEEE Computer Graphics and Applications
  95. %V 3
  96. %N 7
  97. %D Aug. 1983
  98. %P 21-29
  99. %O reprinted in Nicograph '83 Proceedings, 1983, pp. 323-331.
  100.  
  101. %A James F. Blinn
  102. %T A Generalization of Algebraic Surface Drawing
  103. %J ACM Trans. on Graphics
  104. %V 1
  105. %N 3
  106. %D July 1982
  107. %P 235-256
  108. %Z ray tracing "blobby" models: finding roots of sums of gaussians
  109. %K ray tracing, blob, root finding
  110.  
  111. %A Paul S. Heckbert
  112. %T Fun With Gaussians
  113. %R (3DTM 12, NYIT Computer Graphics Lab, Mar. 1985)
  114. %B SIGGRAPH '86 Advanced Image Processing seminar notes
  115. %D Aug. 1986
  116. %K filter, image processing, interpolation, spline, blob
  117. %Z includes very brief discussion of approximating a Gaussian with
  118. piecewise quadratic for faster ray tracing of blobby models
  119.  
  120. %A Jules Bloomenthal
  121. %T Polygonization of Implicit Surfaces
  122. %J Computer Aided Geometric Design
  123. %V 5
  124. %D 1988
  125. %P 341-355
  126. %K implicit, parametric, surface, blob
  127.  
  128. %A Jules Bloomenthal
  129. %A Ken Shoemake
  130. %T Convolution Surfaces
  131. %J Computer Graphics
  132. (SIGGRAPH '91 Proceedings)
  133. %V 25
  134. %N 4
  135. %D July 1991
  136. %P 251-256
  137. %K blob, implicit model
  138.  
  139. %A William E. Lorensen
  140. %A Harvey E. Cline
  141. %T Marching Cubes: A High Resolution 3D Surface Reconstruction Algorithm
  142. %J Computer Graphics
  143. (SIGGRAPH '87 Proceedings)
  144. %V 21
  145. %N 4
  146. %D July 1987
  147. %P 163-170
  148. %I implicit surface, isosurface
  149.  
  150. %A Brian Wyvill
  151. %A Craig McPheeters
  152. %A Geoff Wyvill
  153. %T Data Structure for Soft Objects
  154. %J The Visual Computer
  155. %V 2
  156. %N 4
  157. %D 1986
  158. %P 227-234
  159. %K blob
  160.  
  161. %A Brian Wyvill
  162. %A Craig McPheeters
  163. %A Geoff Wyvill
  164. %T Animating Soft Objects
  165. %J The Visual Computer
  166. %V 2
  167. %N 4
  168. %D 1986
  169. %P 235-242
  170. %K blob
  171. %Z animating blobs
  172.  
  173. %A Brian Wyvill
  174. %A Geoff Wyvill
  175. %T Using Soft Objects in Computer Generated Animation
  176. %B ?
  177. %I Springer Verlag
  178. %D 1986
  179.  
  180. %A Geoff Wyvill
  181. %A Brian Wyvill
  182. %A Craig McPheeters
  183. %T Soft Objects
  184. %B Advanced Computer Graphics (Proc. CG Tokyo 1986)
  185. %D 1986
  186. %P 113-128
  187. %K blob
  188.  
  189. %A Geoff Wyvill
  190. %A Brian Wyvill
  191. %A Craig McPheeters
  192. %T Solid Texturing of Soft Objects
  193. %B CG International '87
  194. %C Tokyo
  195. %D May 1987
  196.  
  197. %A Brian Wyvill
  198. %A Geoff Wyvill
  199. %T Field Functions for Implicit Surfaces
  200. %J Visual Computer
  201. %V 5
  202. %D 1989
  203. %P 75-82
  204. %K blob
  205.  
  206. %A Peter Burger
  207. %A Duncan Gillies
  208. %T Interactive Computer Graphics: Functional, Procedural,
  209. and Device-Level Methods
  210. %I Addison-Wesley
  211. %C Wokingham, England
  212. %D 1989
  213. %Z color image quantization, quaternions, soft objects
  214. this is a textbook
  215.