Rendu de pierres taillées en temps réel Stéphane Guy Directeur de stage: Cyril Soler.

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1 Rendu de pierres taillées en temps réel Stéphane Guy Directeur de stage: Cyril Soler

2 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Motivations Difficultés Physique des pierres taillées Travaux précédents Approche proposée Résultats Conclusion

3 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Motivations Modifier: –L'éclairage –La géométrie de la pierre –Les paramètres physiques Visualiser instantanément les conséquences

4 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Motivations Difficultés Physique des pierres taillées Travaux précédents Approche proposée Résultats Conclusion

5 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Difficultés Phénomènes physiques Longueur des chemins lumineux dans la pierre

6 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Motivations Difficultés Physique des pierres taillées Travaux précédents Approche proposée Résultats Conclusion

7 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Physique des pierres taillées Réflexions, réfractions et loi de Descartes Angle critque –Réflexion totale –Effet de miroir

8 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Physique des pierres taillées Dispersion Absorption

9 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Physique des pierres taillées Coefficients de Fresnel

10 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Motivations Difficultés Physique des pierres taillées Travaux précédents Approche proposée Résultats Conclusion

11 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Travaux précédents Gemstone Fire: adaptative dispersive ray tracing of polyhedron. Y.Yuan, L.Kunii, N.Inamoto and L.Sun. 1988 –Ray tracing –Dispersion, Fresnel –Temps de calcul en 1988 pour une image: 21 h

12 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Travaux précédents Rendering diamonds. Y.Sun, F.D. Fracchia and M.S. Drew. 2000 –Ray tracing –Dispersion, Fresnel, absorption –Aucune indication de temps

13 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Travaux précédents Diamcalc –Application commerciale –Déterminer la coupe d'une pierre

14 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Motivations Difficultés Physique des pierres taillées Travaux précédents Approche proposée Résultats Conclusion

15 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Approche proposée Ray tracing inadapté au rendu temps réel de phénomènes complexes Nécessité d'élaborer une méthode nouvelle Idées –Simuler les réfractions et réflections par un changement de point de vue –Exploiter astucieusement les capacités des cartes graphiques actuelles

16 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Approche proposée Trouver les facettes visibles Faire le rendu

17 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Utiliser des caméras virtuelles

18 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Faces directement visibles

19 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Facettes visibles par réfraction –Problème

20 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Facettes visibles par réfraction –Solution adoptée –Possibilité de calculer l'erreur d'approximation

21 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Facettes visibles par réfraction –Projeter le résultat dans l'image

22 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Facettes visibles par réflexion

23 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Facettes visibles par réflexion –Projeter le résultat dans l'image

24 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Critère d'arrêt pour la recherche des facettes visibles par réflexion –Nombre maximun de réflexions –Contribution des facettes inférieure à un seuil

25 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Découpage des facettes Réfraction à travers 1 Réflexion sur b

26 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Trouver les facettes visibles Résultat

27 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Approche proposée Trouver les facettes visibles Rendu des facettes

28 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Rendu des Facettes Physique –Fresnel –Dispersion –Absorption Calculs en RGB

29 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Implémentation Basée sur les possibilités des cartes graphiques Découpage des facettes –Plans de « clipping » Transformations –Matrice de modélisation Scène –« Cube map » Rendu –« Vertex shaders » –« Register combiners »

30 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Motivations Difficultés Physique des pierres taillées Travaux précédents Approche proposée Résultats Conclusion

31 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Résultats Frame rate: 40, 5 et 5 Hz Nombre de facettes: 100, 5000 et 5000 Nombre de réflexions internes: 1, max, max Dérive: 0.005 radians

32 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Résultats Frame rate: 5 Hz Nombre de facettes: 5500 Nombre de réflexions internes: maximum Dérive: 0.009 radians

33 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Résultats Frame rate: 10 Hz Nombre de facettes: 1100 Nombre de réflections internes: maximum Dérive: 0.01 radians

34 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Résultats Frame rate: 15 Hz Nombre de facettes: 1000 Nombre de réflexions internes: maximum Dérive: 0.002 radians

35 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Comparaisons

36 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Motivations Difficultés Physique des pierres taillées Travaux précédents Approche proposée Résultats Conclusion

37 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Conclusion Rapide Images de très bonne qualité visuelle Contrôle de l'erreur

38 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Perspectives Biréfringence Calcul exact du parcours entre deux réflexions Calcul exact des paramètres physiques par pixel –Utilisation des « texture shaders » Rendu spectral ?

39 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Application Design de bijoux