Rendu de forts en tempsrel

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

• Présentation des texels
• Présentation du hardware
• Contribution
• Conclusion

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Présentation des texels

• Approches type ray-tracing KK89,Shi92,Nom95,
  Ney95,CMDH97
• Approches temps-réel MN98b

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Approches de type ray-tracing

• Le texel
• Le rendu des texels

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Placage de texels sur une surface
Texels
Volume de reference
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Approches temps-réel

• Idée Découper le volume en tranches LL94
• MN98b adapte lidée aux texels
• Rendu back to front

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Résultat de MN98

• 100 texels de 64 tranches
• (Complexité équivalente 13 M polygones)

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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

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Possibilités du hardware

• Présentation du hardware classique
• Présentation du hardware nouvelle génération
  (GeForce-,Radeon-)

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Hardware classiquepipeline 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

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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

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Contributions

• Texels illuminés en temps-réel
• Technique de filtrage de textures
• Technique de génération de texels

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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

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Représentation
Vecteur lumière à linfini
Un repère par sommet de tranches
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Calcul de léclairage

• Modèle dillumination diffuse
• L et N sont unitaires
• Résultat

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Brouillard

• Même représentation que précédemment
• Modèle déclairage
• Shader deux fois plus cher en remplissage

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Résultat du brouillard
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Filtrage des textures

• Problème
• Techniques dinterpolation de l opacité calcul
  à base de couleurs indéfinies

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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

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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

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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

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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

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Exemple de rendus
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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

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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

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Travaux futurs

• Ombres
• Rendu de lauto-ombrage
• Placage des ombres sur le sol (shadow map)
• Filtrage
• Aliasing
• Niveaux de détail

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(No Transcript)
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Bilan Hardware

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