| Titre : | Accélération par l'utilisation du matériel graphique pour la représentation et le rendu volumique |
| Auteurs : | Salima Berima, 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, 2011 |
| ISBN/ISSN/EAN : | TINF/38 |
| Format : | 1 vol. (106 p.) / ill. / 29 cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
De nos jours, les images virtuelles sont omniprésentes dans plusieurs domaine, citons par exemple : les jeux vidéos, la publicité et l’imagerie médicale. Le défit principale dans la synthèse d’images et le temps de rendu.Durant ces dernières années, de très nombreuses contributions en rendu volumique ont été apportées afin de satisfaire les besoins d’exploration de l’utilité des GPUs et d’apporter plus d’interactivité pour le processus de rendu. L’avancé considérable de l’architecture des cartes graphiques permet depuis quelques années la visualisation de données numériques sur PC standard, donnant ainsi lieu à une nouvelle famille d’algorithmes tirant profit des possibilités offertes par ce matériel.L’objectif de ce mémoire est l’accélération du rendu volumique en introduisant une approche basée sur le traitement des goulets d’étranglement rencontré au niveau du pipeline graphique.Ces goulets servent à générer des points de ralentissement du processus de rendu et donc détruisent la notion de temps réel.L’approche proposée dans ce mémoire est une combinaison de deux structures de données : le briking et l’octree afin de traiter les goulets d’étranglement et par conséquent accélérer le rendu volumique.L’algorithme de rendu Raycasting, est l’algorithme le plus naturel qui permet d'atteindre un niveau haut de qualité de rendu volumique ainsi qu’il est bien adaptée pour être implémenter sur les GPUs modernes. |
| Sommaire : |
Introduction générale……………………………………………………………………………...1 Chapitre1 Introduction au rendu volumique 1. Introduction……………………………………………………………………………………...3 2. Le rendu volumique direct : principe............................................................................................3 2. Les algorithmes de rendu volumique direct……………………………………………………..3 3. Procédure de rendu volumique…………………………………………………………………4 4. Les défis du rendu volumique…………………………………………………………………...6 5. Applications du rendu volumique ……………………………………………...……………….6 6. Les algorithmes de rendu volumique direct……………………………………………………..8 6.1 Lancer de rayons…………………………………………………………………………….....8 6.2 Splatting ……………………………………………………………………………………...9 6.3 Algorithme Shear-Warp…........................................................................................................10 7. Les techniques de rendu volumiques………………………………………………………….12 7. 1. Rendu à base de points……………………………………………………………....12 7.2. Rendu à base d'images…………………………………………………………….....13 7. Illumination…………………………………………………………………………………….18 7.1. Modèles d’illumination……………………………………………………………......20 7.1.1. Spécularité et diffusivité……………………………………………………….21 7.1.2 BRDF : Bidirectional Reflectance Distribution Function…………………….....22 8. Conclusion…………………………………………………………………………………......23 Chapitre2 : Utilisation des GPUs dans le rendu volumique 1. Introduction et objectifs attendus…………………………………………………………........24 3. Introduction aux GPUs…...........................................................................................................24 3.1 Définition de GPU……………………………………………………………………….24 3.2 Apports du GPU………….………………………………………………………………25 3.3 Evolution des cartes graphiques ………………………………………………………….25 4. Programmation GPU………………………………………………………………………......26 4.1 GPUs Programmables …………………………………………………………………….27 4.2 Exemple de programmation GPU : Phong shading…………………..……………………28 5. Les défis traités par les GPUs….................................................................................................30 5.1 Gestion de gros volumes de données …………………………………………………....30 5.2 Mémoires embarquées……………………………………………………………………30 5.3. Interconnections avec les autres composants matériels………………………………….31 6. Matériel graphique pour le rendu interactif……………………………………………………31 6.1 Description du pipeline graphique……………………………………………………......32 7. Les Shaders…………………………………………………………………………………....35 7.1 Les générations de shaders…....................................................................................................35 8. Les architectures de dernière génération…………………………………………………….....36 8.1 Architecture matérielle……………………………………………………………………......36 9. Exemple d’étude: Lancer de rayon sur GPUs………………………………………………….38 10. Conclusion…............................................................................................................................41 Chapitre 3 : Les structures de données accélératrices 1. Introduction…………………………………………………………………….………………42 2. Les structures accélératrices ……………………………………..……………………………42 2.1 Volumes englobants………………………………………………………………………..42 2.2. Subdivisions spatiales………………………………………….…………………………43 2.2.1 La grille régulière (brique régulière)………………………………………………44 2.2.2 Le kd tree ( kd arbre) ………………………………...……………………..….......50 2.2.3. La hiérarchie des volumes englobants ( the Bounding Volume Hierarchy ou BVH)….......................................................................................................................56 2.2.4 Les structures hybrides………………………………………………………………59 5. Classification des différentes structures existantes…………………………………………….60 6. Conclusion…………………………………………………………………………………......60 Chapitre 4 : Traitement des goulets d’étranglement 1. Introduction…………………………………………………………………………………….61 2. Les goulets d'étranglement au niveau de pipeline graphique………………………………….62 2.1 Définition des goulets d'étranglement….......................................................................63 2.2 Les causes et les motivations……………………………………………………….....63 3. Description de la méthode……………………………………………………………………..64 3.1 La structure de données choisie………………………………………………………...64 3.1.1 Subdivision en briques régulières (Bricking)….....................................................64 3. La contribution…………………………………………………………………………...……69 3.1 Les techniques introduites dans la méthode………………………………………..…………70 3.1.2 L’octree…........................................................................................66 3.2 La méthode (algorithme) accélératrice de rendu…..............................................................67 4. La contribution………………………………………………………………………………....69 4.1 Les techniques introduites dans la méthode……………………………………………….69 4.1.1 Early ray termination…............................................................................................69 4.1.2 Le raycasting……………………………………………………………………….70 4.1.3 La technique “neighbor skipping” optimisée…........................................................73 5. Conclusion…………………………………………………………………………………….76 Chapitre 5 : Implémentation du système : Accélération de rendu volumique en utilisant Briking+octree 1. Introduction…………………………………………………………………………………...78 2. Études de cas des scènes à traiter…………………………………………………………......78 3. Na ture de données à visualiser……………………………………………………………….79 4. Le choix de la structure d'accélération………………………………………………………..79 4.1 La structure de brique régulière…......................................................................................79 4.2 La structure Octree ….........................................................................................................80 4.2.1 Construction de l’octree…...............................................................................................80 5. Aperçu global du système…………………………………………………………………….81 6. Description des principaux algorithmes utilisés……………………………………………… 83 6.1. Algorithme de création des briques régulières….................................................................84 6.2. Arbre octal: algorithme de découpage …………………………………………………....84 6.3. Sauvegarde et lecture d'un octree………………………………………………………....85 6.4. Algorithme de rendu : le ray casting……………………………………………………...86 7. Résultats et discussions………………………………………………………………………...89 7.1 Choix de l’environnement de travail…………………………………………………….89 7.2 Les résultats expérimentaux……………………………………………………………...90 7.3 Influence des paramètres de la structure sur le rendu ……………………………………90 8. Conclusion…………………………………………………………………………………......94 Annexe……………………………………………………………………………………………95 Conclusion générale…………………………………………………………………………….102 Bibliographie ...........................................................................................104 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/851 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TINF/38 | Mémoire de magister | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
