IMAGIS-GRAVIR / IMAG Rendu de forêts en temps-réel iMAGIS / GRAVIR Franck Sénégas DEA IVR Tuteur: Fabrice Neyret.

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1 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Rendu de forêts en temps-réel iMAGIS / GRAVIR Franck Sénégas DEA IVR Tuteur: Fabrice Neyret

2 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Plan Présentation des texels Présentation du hardware Contribution Conclusion

3 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Présentation des texels Approches type ray-tracing [KK89],[Shi92],[Nom95],[Ney95],[CMDH97] Approches temps-réel [MN98b]

4 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Approches de type ray-tracing Le texel: Le rendu des texels

5 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Placage de texels sur une surface Texels Volume de reference

6 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Approches temps-réel Idée : Découper le volume en tranches [LL94] [MN98b] adapte lidée aux texels Rendu : back to front

7 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Résultat de [MN98] 100 texels de 64 tranches (Complexité équivalente : 13 M polygones)

8 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Bilan des texels Approches ray-tracing: –rendu de bonne qualité –mais temps de calcul trop grand Approches temps-réel: –pas de réeclairement dynamique [MN98b] –Rendu volumique : [WE98] pas de couleur

9 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Possibilités du hardware Présentation du hardware classique Présentation du hardware nouvelle génération (GeForce-*,Radeon-*)

10 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Hardware classique pipeline OpenGL standard –Geometric engine : transformations de repères calculs déclairage clipping conversion des polygones en 2D –Raster Engine : remplissage les polygones en 2D interpolation des valeurs de couleurs éclairage textures

11 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Hardware nouvelle génération Multi-texture: plusieurs textures par polygone simultanément Vertex shaders: extension des possibilités du géométric engine Pixel shaders: Microprogramme dans le raster engine, opérations vectorielles (mais langage et place limitées), Calcul de la couleur finale Cube maps: tables dindirections 3D Nouveaux outils utilisables pour les texels

12 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Contributions Texels illuminés en temps-réel Technique de filtrage de textures Technique de génération de texels

13 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Texels illuminés en temps réel Idée: –Deux textures au lieu dune seule par tranche –Pixels shaders pour le calcul déclairage Représentation: –Une texture de normales et une texture de couleur par tranche –Un repère par sommet de tranches

14 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Représentation Vecteur lumière à linfini Un repère par sommet de tranches

15 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Calcul de léclairage Modèle dillumination diffuse L et N sont unitaires Résultat:

16 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Brouillard Même représentation que précédemment Modèle déclairage: Shader deux fois plus cher en remplissage

17 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Résultat du brouillard

18 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Filtrage des textures Problème Techniques dinterpolation de l opacité: calcul à base de couleurs indéfinies

19 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Filtrage Pour les couleurs –Trouver les pixels ayant une opacité nulle, –Leur donner la couleur de la moyenne des voisins Pour les normales –Trouver les pixels ayant une opacité nulle, –Moyenne des normales voisines, renormalisée

20 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Génération des texels Principe: échantillonner le volume par tranches Idée: utiliser le hardware pour le faire –[MN98b]: tranche = rendu des polygones situés entre deux plans de clipping –Nous: tranche = rendu des polygones ayant leur barycentre entre deux plans de clipping

21 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Rendu de forêts Principe: –Rendre le terrain –Pyramide de visée : suppression des texels en dehors –Trier les arbres du plus éloigné vers le plus proche

22 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Résultats Machine de test: –BiPentium3 800MHz, 768 Mo RAM, Nvidia Quadro 2 pro 64Mo DDR, sous Linux 100-150 arbres: temps-réel (24 fps) 500 arbres: entre 1 et 8 fps selon le niveau de détail

23 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Exemple de rendus

24 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Analyse des performances Géométrie: –Un arbre: (100.000 polygones) 27fps Texels: –Scène de 200 instances : 17fps complexité visuelle de 20.000.000 de polygones Complexité calculatoire Complexité apparente Goulot détranglement : le bus Perf indépendantes du shader, donc du fillrate

25 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Bilan Un modèle de texels temps-réel avec shading –Représentation géométrique complète –Le nouveau modèle de construction (pas de feuilles coupées) –Utilisation du nouveau hardware Une approche prometteuse pour le temps-réel

26 iMAGIS-GRAVIR / IMAG Travaux futurs Ombres: –Rendu de lauto-ombrage –Placage des ombres sur le sol (shadow map) Filtrage: –Aliasing –Niveaux de détail

27 iMAGIS-GRAVIR / IMAG

28 Bilan Hardware Plus de possibilités notamment au niveau du calcul par pixel Des extensions utilisables pour les texels