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1 Plan du cours Cours 1,2 : le pipeline graphique Cours 3,4,5 : rendu temps-réel –Calcul des ombres –Visibilité –Niveaux de détails –Image-based rendering.

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1 1 Plan du cours Cours 1,2 : le pipeline graphique Cours 3,4,5 : rendu temps-réel –Calcul des ombres –Visibilité –Niveaux de détails –Image-based rendering Cours 6 : illumination globale Cours 7 : rendu non-photoréaliste

2 2 Temps réel Limiter le nombre de primitives à traiter Traitement de lenvironnement – dépend du point de vue (visibilité, culling) Traitement géométrique – Level Of Detail

3 3 Niveaux de détails Plus on est loin dun objet, moins on voit de détails Gain de géométrie 69,451 polys2,502 polys251 polys76 polys

4 4 Il y a de gros modèles : 700, million 82 million 372,422,615

5 5 Principe Calculer des niveaux de détail pour chaque objet de la scène : pré-calcul Lors du déplacement dans la scène choisir à chaque instant le bon niveau de détail et lafficher Découple rendu et simplification Permet de prévoir les LOD pour un affichage rapide (ex : triangle stripe)

6 6 Problématique Génération des LOD –Représentation, création –Comment évaluer la fidélité du modèle simplifié Choix du niveau adapté au point de vue –Coût / Gain par rapport au frame rate Problème des transitions –Éviter le popping –Mélange de deux niveaux successifs

7 faces faces 100 faces 40 faces Simplification de maillage

8 8 Méthodes Contraction des arêtes Décimation des sommets Suppression des triangles Conservation de la forme générale par la topologie; A A 3 Comment évaluer lerreur commise ???

9 9 Quelle primitive simplifier ? Sans optimisation –Grille régulière Avec optimisation –Calculer lerreur commise pour chaque primitive Distance, volume, perception Reste toujours une approximation de lerreur visuelle –Algorithme glouton : supprimer celle de moindre erreur et recalculer localement –Optimisation globale : recalculer globalement

10 10 Placement de la nouvelle primitive Trouver la position qui minimise lerreur –Sommet, arête ou face –Trianguler, interpoler… –Eviter les repliements Cas des bords ou arêtes vives –Adapter la mesure derreur –Adapter le placement

11 11 Choix du niveau de détail Taille à lécran Temps de rendu LOD discrets ou continus ? –Transitions plus ou moins fluides –Structure de donnée plus ou moins complexe –Pré-calcul ou « online »

12 12 LOD dépendant du point de vue LOD continus Hiérarchie de groupes de sommets en pré- calcul A lexécution évolution des groupes selon le point de vue Contraction des groupes trop petits permettant déliminer des triangles

13 Structures de données Hiérarchie de sommets –Représente le modèle entier –Mise à jour de la scène à chaque image Liste des triangles actifs –Représente la simplification courante –Liste des triangles à afficher –Triangles ajoutés ou détruits par des opérations sur larbre des sommets

14 La hiérarchie de sommets Chaque noeud représente un sous-ensemble des sommets –Les feuilles sont les sommets du modèle original –La racine représente tous les sommets Pour chaque noeud on associe un sommet représentant ou proxy

15 15 Larbre de sommets A A 3 Fold Node A Unfold Node A

16 16 Vertex Tree Example ABC D 3 E R Triangles in active list Vertex hierarchy

17 17 Vertex Tree Example ABC D 3 E R A Triangles in active list Vertex hierarchy

18 18 Vertex Tree Example BC D 3 E R A 3 A Triangles in active list Vertex hierarchy

19 19 Vertex Tree Example BC D 3 E R A 3 B A Triangles in active list Vertex hierarchy

20 20 Vertex Tree Example C D 3 E R A 3 B 8 9 AB Triangles in active list Vertex hierarchy

21 21 Vertex Tree Example C D 3 E R A 3 B C 8 9 AB Triangles in active list Vertex hierarchy

22 22 Vertex Tree Example D 3 E R A 3 B C ABC Triangles in active list Vertex hierarchy

23 23 Vertex Tree Example E D 3 R A 3 B C E ABC Triangles in active list Vertex hierarchy

24 24 Vertex Tree Example C D 3 R A B E AB E Triangles in active list Vertex hierarchy

25 25 Vertex Tree Example C103 R B E D A AB DE Triangles in active list Vertex hierarchy

26 26 Vertex Tree Example AC103 R B E D B DE Triangles in active list Vertex hierarchy

27 27 Vertex Tree Example AC103 R R B E D B DE Triangles in active list Vertex hierarchy

28 28 Vertex Tree Example ABC10 D 3 E R R Triangles in active list Vertex hierarchy

29 29 The Vertex Tree A lexécution, créer une coupe dans larbre en choisissant les sommets contractés ou non This part of the model is represented at high detail This part in low detail

30 30 The Vertex Tree : Livetris and Subtris A 3 Fold Node A Unfold Node A Node->Subtris : triangles qui dispparaissent (offline) Node->Livetris : triangles qui changent de forme (online) Deux catégories de triangles affectés

31 View-Dependent Simplification Nimporte quel critère peut être utilisé pour choisir quel noeud contracter –Taille écran –Préservation de la silhouette –Budget en nombre de triangles –Perception

32 Taille écran Aire projetée à lécran –Seuil choisi par lutilisateur –Les noeuds qui vont dépasser le seuil sont subdivisés

33 Préservation de la Silhouette Plus de détail vers les silhouettes –Un noeud silhouette contient les triangles sur le contour visuel –Choisir des seuils plus fins vers la silhouette

34 Triangle Budget Simplification Minimise lerreur avec un nombre de triangles donné Trie les nœuds selon lerreur (taille écran) –Subdiviser le noeud derreur maximales et remettre ses fils dans une liste triée Répéter jusquà atteindre le budget

35 35 Autres critères Perception Cohérence temporelle Effets lumineux...

36 36 Mipmapping Hiérarchie de textures : LOD pour textures Evite le clignotement Génération automatique ou manuelle

37 37 Bewick/Riedel Franck Perbet Imposteurs Remplacer de la géometrie par un décor

38 38 Dépendant du point de vue

39 39 2D ½ pour conserver le parallaxe.

40 40

41 41 Billboard : tourne avec lutilisateur Texture animée : on change dimage à chaque frame

42 42 Billboard clouds Remplacer la géométrie par un groupe dimposteurs

43 43 Plan du cours Cours 1,2 : le pipeline graphique Cours 3,4,5 : rendu temps-réel –Calcul des ombres –Visibilité –Niveaux de détails –Image-based rendering Cours 6 : illumination globale Cours 7 : rendu non-photoréaliste

44 44 Image Based Rendering Difficile de modéliser le réel –Prend du temps –Prend de la place en mémoire –N'est jamais aussi bon que le réel Complexité variable en fonction de la position –Vitesse de rendu variable –Mauvais pour l'interactivité

45 45 Qualité visuelle parfaite –Modèle du monde réel idéal si photo –Image de synthèse poussée Affichage indépendant de la complexité géométrique Pourquoi on n'y a pas pensé plus tôt ? –Comment on bouge le point de vue ? Besoin d'informations géométriques supplémentaires Informations partielles sur le monde –Algorithmes pour boucher les trous Utiliser les images

46 46 Fournies par l'utilisateur Implicites : –L'appareil n'a pas bougé, seulement tourné –Correspondances entre deux vues Explicites : –Profondeur à chaque pixel –Modèle géométrique simplifié –Modèle géométrique complexe Informations géométriques

47 47 Profondeur, modèle géométrique : –Évident pour une image de synthèse –Difficile pour un objet réel Vues multiples d'un objet : –Facile avec un objet réel –Coûteux avec des images de synthèse Difficultés

48 48 Degrés de liberté Tourner l'observateur sans déplacement Tourner l'objet sans déplacement Tourner et déplacer l'observateur Déplacement libre de l'observateur –Sans sortir des limites du modèle

49 49 Matériel nécessaire Caméra libre –Grille de calibration Caméra tournant sur un pied –Calibrée, pied calibré, déplacement cylindrique Caméra montée sur potence –Déplacement commandé par ordinateur Règle intuitive : –Plus le matériel est simple, plus il faudra fournir d'informations supplémentaires

50 50 Quicktime VR Photos panoramiques –Projection cylindrique –Construction semi-autom. Warping : –Conversion en image plane Interpolation entre les panoramas

51 51 Acquisition : cf cours de vision.

52 52 Warping

53 53 Image Based Texturing Plusieurs photos dune scène Un modèle géometrique grossier Campanile Movie Debevec, Yu, et al., 1997

54 54 Modèle hybride Partir de vues simples (caméra standard) Premier modèle simple donné par l'utilisateur Correspondance avec images : –Taille, position, paramètres –Textures à plaquer

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56 56 Modèle géométrique simple Construction par blocs : –Cubes, prismes… –Relations entre blocs : contraintes de placement Bien adapté aux scènes architecturales Facile à manipuler Peu de paramètres –Pratique pour la reconstruction

57 57 Reconstruction L'utilisateur identifie les arêtes du modèle sur l'image Trouver les paramètres du modèle et de la caméra Minimiser la distance entre les arêtes du modèle, reprojetées, et les arêtes identifiées

58 58 Exemple

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60 60 View-Dependent Texture Mapping Chaque caméra agit comme un projecteur de diapositive Certains détails du modèle ne sont pas touchés par la diapositive (auto-ombrage) On combine les différentes images –Plusieurs images sur le même point du modèle –Informations contradictoires –Moyenne pondérée

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62 62 Light fields Système dacquisition de la fonction de réflectance Matusik

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