Plan du cours Cours 1,2 : le pipeline graphique

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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 Cours 6 : illumination globale Cours 7 : rendu non-photoréaliste

2 Limiter le nombre de primitives à traiter
Temps réel Interactif / immersif -> 15Hz/30Hz Limiter le nombre de primitives à traiter Traitement de l’environnement dépend du point de vue (visibilité, culling) Traitement géométrique Level Of Detail

3 Visibilité Pour un point de vue donnée que voit-on ?

4 Ex : jeux videos id Software Quake 3

5 Microsoft Midtown madness 2

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7 Visibilité Que ne voit-on pas ? Ce qui est dans l’ombre;
Modeling Transformations Que ne voit-on pas ? Ce qui est dans l’ombre; Ce qui est caché par un objet; Ce qui est plus petit qu’un pixel; Ce qui est en dehors du volume de vue. Culling et clipping Eliminer les objets le plus tôt possible. Avant le z-buffer pour ne pas avoir à traiter tous les polygones. Visibility - culling Illumination Viewing Transformation Clipping Projection (to Screen Space) Scan Conversion (Rasterization) Visibility / Display

8 Culling

9 Occlusion culling Qui cache qui ?
Approche globale car concerne toutes les primitives de la scène On veut être conservatif : dans le doute un objet est visible En général on construit un PVS (potentially visible set) Problème équivalent au calcul des ombres

10 Taxonomie Différentes méthodes : Point / région
Espace image / espace objet Portails / générique Différents critères de choix : Conservatif / approximatif, tous les objets sont-ils bloqueurs, convexité des bloqueurs, fusion des bloqueurs, 2D / 3D, hardware, précalcul / à la volée, scènes dynamiques…

11 Graphe d’aspect = ombres douces

12 Cellules et portails Construction du graphe d’adjacence des cellules;
Construction du graphe de visibilite de chaque cellule;

13 A D E F B C G H A E B C D F G H

14 A D E F B C G H A E B C D F G H

15 A D E F B C G H A E B C D F G H

16 A D E F B C G H A E B C D F G H

17 A D E F B C G H A E B C D F G H

18 Création de cellules et portails
Algorithme de remplissage avec de l’eau pour trouver les portails Denis Haumont 2003

19 Occlusion maps Espace image, générique
Séparer objets qui cachent et sont cachés : occluders / occludees

20 Occlusion maps On sépare profondeur et recouvrement
View Point X Z Y profondeur recouvrement = occlusion

21 Occlusion maps Représentation de la projection pour tester le recouvrement : carte d’occlusion Rendu des occluders Image Carte d’occlusion

22 Hierarchical occulsion map
Pyramide de cartes d’occlusion Accélère les tests

23 Projection cumulée : Générée par une moyenne récursive
Stocke l’opacité moyenne pour un bloc de pixels => représente l’occlusion à de multiples résolutions. Construction accélérée en utilisant les textures. 64 x 64 32 x 32 16 x 16

24 Scènes 2D ½

25 Visibilité par région Le calcul est amorti
Souvent preprocessing puis prédiction

26 Projection étendue Test de recouvrement Test de profondeur

27 Projection depuis un point
Recouvrement et test de profondeur

28 Projection depuis un volume
Recouvrement et test de profondeur

29 Conservatif Intersection des bloqueurs

30 Conservatif Intersection des bloqueurs Union des objets cachés

31 Conservatif Sur-estime les bloqueurs Sous-estime les objets cachés

32 Fusion des bloqueurs Deux bloqueurs A B

33 Fusion des bloqueurs Projection du premier bloqueur A B

34 Fusion des bloqueurs Projection du deuxieme bloqueur
Aggregation dans une image (pixel-map) A B

35 Fusion des bloqueurs Test d’occlusion
On traite bien la combinaison de A et B A B

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37 Autres méthodes Approximation en échantillonnant les bords de la cellule

38 Autres méthodes Calcul volumétrique avec une voxelisation de la scène

39 Retour sur la taxonomie
Région vs. Point Amortissement au cours du temps Prédiction, organisation de la mémoire Pré-calcul, stockage du PVS Pas d’objets en mouvement Objet vs. Image Précision : image = résolution, objet = LOD Objet nécessite une hiérarchie

40 Retour sur la taxonomie
Conservatif vs. approximatif Fusion des bloqueurs Taille moyenne des objets Sont-ils tous bloqueurs ? Scènes dynamiques Part du pré-calcul Approximation des objets dynamiques

41 Structures d’accélération
On ne peut pas tester chaque polygone Il faut organiser et hiérarchiser la scène pour accélérer les calculs Boites englobantes Hiérarchie de boites englobantes Grilles d’accélération

42 arbitrary convex region (bounding half-spaces)
Boites englobantes bounding sphere non-aligned bounding box axis-aligned bounding box arbitrary convex region (bounding half-spaces)

43 Potentiellement Visible
Boites englobantes Permet une réponse conservative rapide Bout de boite visible => potentiellement visible Boite cachée => sûrement caché Potentiellement Visible Caché

44 Hiérarchie de boites englobantes
Testée de haut en bas pour raffiner les réponses Equivalent à un parcours d’arbre

45 Construction de la hiérarchie
Trouver la boite englobante de chaque objet Couper la scène en deux Au milieu ou avec la moitié des objets de chaque coté Recommencer récursivement jusqu’à des régions ne contenant plus qu’un seul objet ou dépassent un seuil

46 Construction de la hiérarchie

47 Construction de la hiérarchie

48 Construction de la hiérarchie

49 Construction de la hiérarchie

50 Construction de la hiérarchie

51 Grille régulière

52 Création de la grille Boite englobante de la scène Longueur
gridx ≠ gridy Cell (i, j) gridy gridx

53 Insertion des primitives
Primitives qui couvrent plusieurs cellules ? Insertion dans chaque cellule (pointeurs)

54 Grille adaptative Subdivision récursive
Arrêt sur nb d’éléments ou niveau de profondeur Nested Grids Octree/(Quadtree)

55 Primitives dans une grille adaptative
Vivent aux niveaux intermédiaires ou aux feuilles ? Octree/(Quadtree)

56 Structures d’accélération - Discussion
Facilité de construction Facilité de parcours Couverture spatiale, remplissage des cellules Lien avec la géométrie