| Titre : | Illumination et ombres pour les forêts pour un rendu temps -réel |
| Auteurs : | Nadir Henni, Auteur ; Mohamed Chaouki Babahenini, Directeur de thèse |
| Type de document : | Mémoire magistere |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2013 |
| ISBN/ISSN/EAN : | TINF/61 |
| Format : | 1 vol. (96 p.) / ill. / 29 cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
La représentation des scènes naturelles et leurs rendu a toujours représenté un défit pour la synthèse d’image, car ils sont d’un côté indispensable pour beaucoup d’applications comme les simulateurs d’écosystèmes, la cartographie 3D, les simulateurs de voles, jeux de vidéo …, et d’un autre coté vu leur complexité géométrique, due au très grand nombre de petits détails qu’ils contiennent et qui sont très difficile à modéliser, très couteux en espace mémoire, et en temps de calcul.Dans ces dernières années le matériel graphique a connu un développement énorme, avec l’introduction des GPU (Graphical Processing Units), dont l’évolution a été adaptée au calcul parallèle intensif. Le développement des GPUs a visé la flexibilité de programmation en introduisant les shaders qui sont des programmes exécutables directement sur ces unités, et la capacité de générer localement de nouveaux sommets, qui permet d’enrichir les représentations géométriques des objets de la scène sans avoir à transférer des données supplémentaires entre CPU et GPU, et exploiter les unités de calcule du GPU pour le faire.Le développement énorme des capacités de calcul des GPU, et les nouvelles possibilités offrent plus d’implication de la géométrie dans le rendu temps réel des végétaux.Pour pouvoir donner une méthode de rendu des végétaux qui maximise l’exploitation des GPUs en gardant la possibilité d’utiliser la représentation géométrique du végétale, à la demande, on doit d’abord déterminer une méthode de rendu qui soit adaptée au rendu de très grandes quantités de géométrie en tirant un profit maximal des performances du GPU, puis définir une représentation géométrique qui est la mieux adaptée a cette méthode de rendu, et enfin optimiser tout le procédé de rendu en exploitant les propriétés spécifique à cette représentation lors de rendu (similarités et pré-connaissance sur la géométrie). Enfin la méthode que nous avons proposée prend en compte les niveaux de détail dans le calcul du rendu, ce qui a permis d’optimiser les performances. |
| Sommaire : |
Introduction générale……………………………………………………. 1 Chapitre1: Etat de l’art sur la représentation de paysages naturels 1. Modélisation et représentation des terrains ……………………………….. 4 1.1. Génération des terrains …………………………………………………… 4 1.2. Représentation des terrains ……………………………………………… 7 1.2.1 Les cartes d’élévation ……………………………………………………... 7 1.2.2 Les réseaux de polygones ………………………………………………….. 7 2. Représentation et modélisation des végétaux ………………. 8 2.1 Modèles structurels………………………………………………….. 8 2.1.1 Structure ramifiée d’un végétale…………………………………………. 8 2.1.2 Modèles à caractère géométrique ………………………………………... 9 2.1.3 Modèles fractales…………………………………………………………... 10 2.1.4. Les modèles à base de paramètres botaniques………………………….. 12 2.1.5 Modèles à base de grammaires……………………………………………. 14 2.1.6. Modèles combinatoires……………………………………………………. 17 2.1.7. Travaux de Weber et Penn……………………………………………… 18 2.2. Modèles impressionnistes………………………………………….. 20 2.2.1 Modèles à base de texture ………………………………………………… 20 2.2.2 Modèles dans un espace voxels……………………………………………. 22 2.2.3. Modèles à base de systèmes de particules……………………………….. 23 2.2.4. Modèles a base de points………………………………………………….. 26 4. Modèles d’illumination à base d’image adaptés pour le rendu des arbres 26 4.1. Tranches d’images de profondeurs ( Layer Depth Images (LDI)). 26 4.2 Rendu à base de textures volumiques ……………………………... 27 4.3 Rendu à base de couches d’images ………………………………… 28 Conclusion ………………………………………………………………….. 29 Chapitre 2 : Les processeurs graphiques (Graphical Processing Units (GPU)) 1. Introduction…………………………………………………… 31 2. Pipeline graphique…………………………………………..... 32 3. Evolution de la programmabilité des GPUs……………….... 34 4. GPUs Programmables………………………………………... 36 5. Architecture interne et Parallélisme des GPUs……………... 37 5.1. Architecture général du GPU …………………………………… 38 5.1.1. Quelque exemples d’architecture des GPUs …………………………. 39 5.2. GPGPU ……………………….…………………………………… 41 5.3. Architecture Tesla………………………………………………… 42 5.3.1. Jeu d’instructions………………………………………………............... 41 5.3.2 .Organisation générale……………………………………………………. 42 5.3.3. Interface…………………………………………………………………… 44 5.3.4. Répartition du travail…………………………………………………… 44 5.3.5. Front-end…………………………………………………………………. 45 5.3.6. Hiérarchie de mémoire………………………………………………….. 46 6. Programmation GPU par shaders…………………………… 47 6.1. Vertex shader………………………………………………………. 47 6.2. Geometry shader …………………………………………………………... 48 6.3. Fragment shader ………………………………………………….. 48 6.4. Langages de programmation des GPU…………………………... 49 6.5. Optimisation de programmation des shaders……………………. 50 Conclusion …………………………………………………………………. 50 Chapitre 3 : Instanciation de géométrie par GPU Introduction…………………………… 52 1. Concepts de l’instanciation de géométrie……………………. 52 2. Implémentations de l’instanciation de géométrie…………... 53 2.1 Statique batching…………………………………………………... 53 2.2 Dynamique batching……………………………………………….. 53 2.3 Instanciation par vertex constants…………………….. …………. 54 2.4 batching en utilisant l’instanciation par API …………………….. 55 2.5 Pseudo instantiation………………………………………………... 57 3. Analyse de performance……………………………………… 57 3.1. Taille des baches…………………………………………………… 57 3.2 Implication du CPU dans la tache de rendu……………………… 58 4. Conclusions …………………………………………………………… 59 4.1. Utilisation du géométrie shader ………………………………….. 59 4.2. Adaptation au rendu des arbres………………………………….. 61 Chapitre 4 : Rendu des arbres avec instanciation de Géométrie par GPU I. Interprétation géométrique adaptée GPU des modèles de représentation d’arbres ………………62 1. génération des primitives géométriques……………………... 62 1.1Représentation des modèles………………………………………... 64 1.2 Représentation de branches……………………………………….. 64 1.3 Représentation des feuilles………………………………………… 64 2. Implémentation……………………………………………….. 65 2.1. Generation de geometrie………………………………………… 65 2.2. Implémentation des méthodes d’interprétation………………… 67 3. Sauvegarde des modèles pour le rendu……………………… 70 3.1 Les branches………………………………………………………... 70 3.2 Les feuilles…………………………………………………………... 71 II. Rendu d’arbres en utilisant l’instanciation de géométrie par GPU ………………………72 1. l’instanciation de géométrie……………………………………. 72 1.1. Gestion des bâches (lots de géométrie) …..………………………… 72 1.2. Les données d’instances…………………………………………….. 73 2. Procédé de rendu……………………………………………….. 73 2.1. Initialisations…………………………………………………………. 7 3 2.1.1. Attribut Id………………………………………………………………… 74 2.1.2. Next position et next normal ……………………………………………. 75 3. Mécanisme du dessin…………………………………………. 76 3.1. Production de surfaces par géométrie shader ………………… 77 3.2. Aces aux données d’instances…………………………………… 79 3.3. Détermination de niveau de détails……………………………... 80 3.4. Implémentation par géométrie shader………………………….. 81 4. Clping d’instances…………………………………………….. 81 4.1. Application du cliping…………………………………………… 82 5. Traitement par modèle……………………………………….. 83 5.1. Application du traitement par modèle …………………………. 84 5.1.1. Illumination approximative per-vertex………………………………. 84 5.1.2. Ombres générés par les feuilles sur les autres feuilles………………. 84 5.2. Animation d’arbres ………………………………………………. 85 6. Texturage……………………………………………………… 85 7. Rendu de scènes avec un très grand nombre d’arbres…… 86 8. Terrain et ombres portées sur le terrain……………………… 86 8.1 Construction du terrain …………………………………………… 86 8.2. Gestion des positions sur le terrain ………………………………. 87 8.3. Ombres …………………………………………………………….. 87 9. Algorithme de rendu …………………………………………… 87 Conclusion ………………………………………………………… 88 Chapitre 5 : Résultats et conclusion 1. Exemples de résultats de rendu………………………………... 90 2. Performances……………………………………………………. 91 2.1 teste de fps (image par seconde)…………………………………… 91 2.2. Traitement par modèle ……………………………………………... 92 3. Conclusion ………………………………………………………………… 93 3.1. Limitations de portabilité …………………………………93 3.2 : Perspectives pour l’interprétation en géométrie…………93 3.3 : Plus d’implication de techniques issues des modèles impressionnistes …………94 Conclusion générale ……………………………………………95 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/546 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
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| TINF/61 | Mémoire de magister | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
