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The Reyes Image Rendering Architecture Robert L.Cook Loren Carpenter Edwin Catmull.

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1 The Reyes Image Rendering Architecture Robert L.Cook Loren Carpenter Edwin Catmull

2 Reyes : Sommaire Introduction Analyse du problème Solutions choisies Description de lalgorithme de rendu Implémentation, extensions futures Conclusion

3 INTRODUCTION

4 Reyes : Introduction Article publié en Reyes = Radical EYE Software, Développé par Lucasfilm LTD. et utilisé par Pixar. Reyes est un système dont larchitecture a été conçue afin de générer rapidement le rendu photo réaliste de scènes 3D complexes.

5 ANALYSE DU PROBLEME

6 Reyes : Analyse du problème (1/2) Projet ambitieuxNécessité de repenser entièrement le processus de rendu. Complexité : Complexité géométrique (Quantité et diversité des modèles …) Apparence photo réaliste (Lumières, matériaux, déformations …) Animation (2 h de film à 24 fps calculé en un an => ~ 3 min. par image)

7 Reyes : Analyse du problème (2/2) Exigences : Images de haute qualité (élimination des problèmes de moiré, daliasing, …) Flexibilité du logiciel (Incorporation de nouvelles techniques et indépendance vis à vis de lenvironnement ) Linéarité du temps de rendu en fonction de la taille du modèle.

8 SOLUTIONS CHOISIES

9 Reyes : Solutions choisies (1/7) I.Simplification des calculs: - Utilisation dun système de coordonnées adapté à chaque type de calcul (texturing, culling …) - Optimisation des calculs (vectorisation, pipeline, parallélisme,…)

10 Reyes : Solutions choisies (2/7) II.Unité de modélisation : Micro polygones - Non limitation du nombre de primitives dans le modèle. -Uniformisation du type de données utilisé par les algorithmes. - Subdivision récursive de chaque primitive jusquaux micro polygones.

11 Reyes : Solutions choisies (3/7) - Caractéristiques des micro polygones: - quadrilatères plats. - approximativement de la taille dun demi pixel - shading effectué par application dune seule couleur. (« shading » = Rendu final)

12 Reyes : Solutions choisies (4/7) III.Utilisation des textures: 1. Pour la lumière : - approximation des effets de lumières non locaux (illumination globale,…). - lancer de rayon très coûteux, donc on approxime aussi les effets de lumières locaux (réflexion, réfraction, ombres…) par des textures. [environment maps, shadow maps]

13 Reyes : Solutions choisies (5/7) 2.Pour les primitives : - couleur, nature des surfaces. - perturbation de la normale. - déformation (mouvements). [texture maps, bump maps, displacement maps] conséquence : beaucoup de textures, donc nécessité doptimiser leurs accès.

14 Reyes : Solutions choisies (6/7) C.A.T : Coherent Access Texture (i.e qui se calquent sans problème sur la surface) R.A.T : Random Acces Texture Par exemple, environnement map dépend de la normale de la surface, alors que le bump map est de type C.A.T

15 Reyes : Solutions choisies (7/7) IV.Utilisation dun stochastic sampling: - Point sampling : simple et puissant, mais crée de l aliasing, incompatible avec lexigence de qualité dimage. - Stochastic sampling (méthode de Monte Carlo) remplace laliasing par du bruit, plus acceptable. (Utilisation de « jittering »)

16 DESCRIPTION DE L ALGORITHME DE RENDU

17 Reyes : Description de lalgorithme de rendu PRIMITIVES: bound : délimite les frontières de la primitive. dice : convertit une primitive en une grille de micro polygones. split : convertit une primitive en primitives. cull : ignore pour laffichage. MICRO POLYGONES: shade : aspect de toute la grille. sample : division de la grille. back door : rendu « externe » visibility : screen space / z-buffer. filter : production des pixels.

18 IMPLEMENTATION

19 Reyes : Implémentation Grosse consommation de mémoire pour le z-buffer Nécessité de modifier lalgorithme original par subdivision de lespace en rectangles. Ajout de quelques fonctionnalités. Implémentation effective de cette version modifiée de lalgorithme en C.

20 CONCLUSION

21 Reyes : Conclusion Reyes répondait aux attentes. Points positifs : simplicité des calculs, gestion des textures (accès), … Possibilités damélioration: effectuer le sampling avant le shading, améliorer la représentation de certaines primitives par les micro polygones … Successeur = Renderman (Pixar).


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