Simulation r

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Simulation réaliste de ruisseaux en temps réel

• Stage de M2R IVR 2005
• Frank Rochet
• sous la direction de Fabrice Neyret
• GRAVIR / IMAG-INRIA

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Ruisseaux
3
Ruisseaux
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Principe de la simulation (1)

• Basée sur le stage de Natalie Praizelin
   Phenomenological Simulation of Brooks  NP01
• Approche phénoménologique
• Ondes de choc (Obstacles)
• Ondes de Froude

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Principe de la simulation (2)

• Carte du ruisseau (image 2D)
• Construction géométrique des ondes de choc
• Remous perturbateurs

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Objectifs

• Produire une visualisation 3D réaliste
• Surface de leau
• Très haute résolution possible (capillaires)
• Rendu avec effets optiques
• Haute résolution qualité visuelle temps réel
  gt Niveaux de détail

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Plan

• Construction de la surface de leau
• État de lart
• Notre approche
• Profil donde
• Maillage 3D
• Bump mapping
• Normales
• Croisements
• Effet optiques
• Résultats

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État de l'art Construction de surfaces de
fluides

• Maillage à partir d'une grille de simulation
• Maillage statique déformé à la volée par le GPU
• Système de particules
• Bump mapping

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Construction de la surface de leau Notre
approche (1)

• Vectoriel résolution selon besoin
• indépendant de la simulation
• Haute résolution juste la oùnécessaire (plan
  d'eau 1 quad)
• Les bandelettes
• Avec méthode classique plein desommets,
  aliasing géométrique
• Peu de sommets, pas d'artefacts

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Construction de la surface de leau Notre
approche (2)

• Les bandelettes
• Habillage des données vectorielles de la
  simulation 2D
• Extrusion en bandelettes un profil précalculé
  gt
• géométrie ou bump ( multi-résolution)

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Construction de la surface de leau Notre
approche (3)

• Génération d'un maillage 3D à la volée
• Indépendant de la résolution de la simulation
• Multi-résolution
• Plans rapprochés, angles rasants
• Bump mapping
• Profil statique
• Déformation dynamique
• Difficultés
• Croisement des bandelettes

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Profil d'onde

• Profil normalisé
• Normalisation en x et y
• Déformable
• Continuité/Raccord
• Précalculé dans un tableau
• Normales précalculées
• Déformation gt Réinterprétation
• Précalculées dans un tableau

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Maillage 3D (1)

• Pour le rendu
• Normales
• Calcul optique par vertex

• Génération
• Le long de l'axe de la vague
• Échantillonnage du profil

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Affichage

• Dessin du décor (lit de la rivière, obstacles)
• Rendu des vagues
• Rendu du plan deau
• Problème

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Maillage 3D (2)

• Profil zf(x) normalisé
• Extrusion de long de laxe
• LOD on sous-échantillonne le long de T et B

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Bump mapping (1)

• Profil d'ondegtbump1D
• Rendu Environment bump mapping
• Limitations (classiques)
• Problème de parallaxe
• Pas d'occultation

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Bump mapping (2)

• La bandelette se déformedistorsion dynamique du
  bump

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Normales

• On peut adapter les normales analytiquement à la
  volée
• Mise à l'échelle (Np est précalculée)
• Transformation dans le repère T,N,B
• Normalisation

avec
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Plan

• Génération de la surface de leau
• Principe du rendu
• Génération de la surface de l'eau
• Profil donde
• Maillage 3D
• Bump mapping
• Croisements
• Principe
• Maillage 3D
• Occultation
• Bump mapping / Normales
• Effet optiques
• Résultats

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Croisements Principe

• Détection calculs hiérarchiques
• Maillage 3D ou Bump mapping en combinant 2
  profils 1D
• Normales calcul spécifique

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Croisements Maillage 3D
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Croisements Occultation
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Croisements Bump / Normales

• Bump bump 2D profil 1D x profil 1D
• Notre formule de construction
• A normaliser

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Plan

• Génération de la surface de leau
• Effet optiques
• Optique physique
• Sur GPU
• Résultats

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Effets optiques optique physique

• Réflexion
• Réfraction
• Fresnel

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Effets optiques sur GPU

• Réflexion, Réfraction, Fresnel Shaders
  programmables
• Fresnel
• Environment mapping
• Textures projectives
• Caustiques
• Light Scattering (volume de l'eau, impuretés)
• Écume, ...

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Plan

• Génération de la surface de leau
• Effet optiques
• Résultats
• Vidéos
• Implémentation
• Performance
• Travaux futurs

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Résultats Vidéos (1)
29
Résultats Vidéos (2)
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Implémentation

• View Frustum culling Boîtes englobantes
• Niveau de détails maillage 3D, Bump, Auto

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Performance
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Travaux futurs

• Niveaux de détails
• Anti-aliasing spécifique
• Amélioration des croisements d'ondes
• Revisiter/améliorer la simulation
• Représentation des remous perturbateurs
• Effets visuels écume, light scaterring,
  caustiques, tourbillons,

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Questions ?