| Titre : | Volume d'ombre en rendu temps réel |
| Auteurs : | Abdelmoumen Zerari, 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/36 |
| Format : | 1 vol. (110 p.) / ill. / 29 cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
La modélisation et la simulation des interactions lumière/matière sont des aspects essentiels du rendu photoréaliste. Bien que de nombreux algorithmes de calcuL d'illumination aient été proposés au cours des dernières décennies, ces méthodes ont généralement des coûts élevés en termes de mémoire et temps de calcul. Pour ce sujet de magister, nous nous sommes intéressés au calcul rapide de volume d’ombre (shadow volume) dans des scènes 3D. A c ette fin, nous utilisons les performances des processeurs graphiques récents.Le principe des Shadow Volumes consiste à calculer le volume d'ombre généré par un objet occultant une source de lumière. Une fois que ce calcul soit effectué, la sélection de certaines parties de ce volume permet l'affichage de l'ombre projetée.Cette technique est très intéressante, car bien implémentée, elle peut être utilisée dans de nombreuses applications. Les objets peuvent projeter leurs ombres sur eux -mêmes, contrairement à des techniques comme la projection plane ou la projection de texture.L’objectif principal de notre étude est de proposer une nouvelle solution au problème important du rendu des volumes d’ombre en temps réel. Pour cela, nous avons proposé une approche basée sur l’intégration des GPU aux volumes d’ombre en utilisant le Geometry Shader. |
| Sommaire : |
Introduction générale ...... 1 Chapitre I : Illumination et Ombres. .............................. 4 1. Introduction. ............................ 5 2. Illumination. ..…….……………………..………………..…….……..……....... ... 6 2.1. Les modèles d’illumination. …….….……...…...…......................... ............. .. 6 2.2. Illumination locale. ................................ ................................ ....................... 6 2.2.1. Modèles d’éclairement …………………………..……………...………… 7 2.2.2. Lumière ambiante …………………...……….…………………...….…. .... 7 2.2.3. Modèle de réflexion ………………………..…………………...………. . .. 7 2.2.4. Modèle diffus …………………………….……………..………………. . .. 8 2.2.5. Spécularité ………………………………………………………………. ... 9 2.2.6. Modèle d’éclairement de Phong ……………………………………….. .. 10 2.3. Illumination globale ………………………………………………………. 11 2.4. Sources de lumière ………………………………………………... ............. 11 3. Répartition de la lumière ……………………………….…………………… …. 13 3.1. Ombrage plat …………………….……………………………….……..…. 13 3.2. Ombrage de Gouraud …………………………………………...…………. 14 3.3. Ombrage de Phong …………………………….………………..…………. 14 4. Les Ombres …………………………………………………..…………… …..... 15 4.1.1. Généralité ………………………..………..…………………………… …15 4.1.2. Qu’est-ce qu’une ombre ? …………………………………………….…. . 15 4.2. Typologie des ombres ……………………..……………….…………… … 16 4.3. Comment générer des ombres portées …………………………………… .. 20 4.4. Ombre en temps réel ……………………………….……….……….……. . . 22 5. Les techniques de calcul d’ombres ………………………..………………….. .. 22 5.1. Les techniques traditionnelles …………………….…………..…...……… .. 22 5.1.1. Fausse ombre ………...………………………………..…….….... ... ........ 23 5.1.2. Ombres polygonales ………………………………….……....…. ............. 24 5.1.3. La projection planaire ………………………………………………........ 24 5.1.4. La projection sur des surfaces courbes …………….……………... .... ....... 25 5.2. Méthode du lancer de rayons …………….………………………..…… …. . 26 5.3. Méthodes d’illumination globale ……….…………………………….… …. 27 5.4. Méthodes basées sur le tampon de profondeur …….…………………….…28 5.4.1. Shadow mapping ……………….……………………………………….... 28 5.4.2. Ombres douces approximatives avec tampons de profondeur …...… ….. 31 5.5. Méthodes basées sur les volumes d’ombre …………….………………….. 32 6. Bilan …………………………………………………………………………….. 33 7. Conclusion ………………………………………………………………………. 36 Chapitre II : Volume d’ombre ………..…………………………………………. 37 1. Rendu en temps réel ……………………………………..……..……………….. 38 2. Volumes d'ombre ……………………………………………………… ……….. 38 3. Calcul du volume d’ombre ………………………………………….………….. 42 3.1. La technique de base : Z-pass ………………………….…………………... 43 3.2. La technique : Z-Fail …………………….…..…………………………….. . 47 4.Les optimisations …………………………………………………..….………… 49 4.1. Optimisation par le Stencil ……………………………..……………… …... 50 4.2. Utiliser les extensions d’OpenGL ………………….………………….…… 50 4.3. ZPass+ ……………………………………………..……………………… 51 4.4. Reconstruction du volume d'ombre des cartes en profondeur…….….…….. 52 4.5. Un algorithme hybride efficace du rendu d'ombre….……………………… 54 4.6. CC Shadow Volumes …………………………….………………………… 56 4.6.1. Culling …………………………………………….………………..… …. 56 4.6.2. Clamping ……………………………………………….…………… …… 57 5. La Silhouette …………………………………………..…………..……… ……. 58 5.1. Définition d'une silhouette ………………..……………………………….. 58 5.2. Silhouette pour le calcul d’ombre ……….……………….………… ……… 59 5.2.1. Algorithme de silhouette à base de CPU ………………………………… 60 5.2.2. Algorithme de silhouette à base de GPU ………………...……………… 61 6. Bilan ………………………………………..…………………………………… 62 6.1. Avantages des volumes d’ombre ……………………...…………………… 62 6.2. Problèmes des volumes d’ombre ……….……………………………….…. 63 6.3. Techniques d’optimisation …………………………………………………. 63 7. Conclusion ……………………………….……………………………………... 64 Chapitre III : Le modèle proposé. …………………………..……………….. ... 65 1. Problématique générale et motivations ……………………………………..… .. 66 2. Contributions ……………………………………………………..…….…… …. 67 3. L’environnement choisi ………………………………………………..……….. 68 4. Bibliothèques graphiques …………………………………………….....……… 68 4.1. OpenGL. ………………………….…….……….......................................... 68 4.2. Extensions ……………………………………………….…….…………… 70 4.3. Shaders Model 4. ……………………………………………………… …... 70 5. Contexte matériel. ……………………………….………………………..…….. 71 5.1. Chaîne de traitements graphiques (pipeline graphique) ….….………… …... 71 5.2. Choix des objets 3D ………………………………………….…………… .. 73 5.2.1. Les modèles MD2 ……………………………………………………...… 74 6. Approche proposée ………………………………………………………………75 6.1. Algorithme général……………………………………………..…………. .. 75 6.2. Approche proposée pour la détection et l’extrusion de silhouette. ………… 77 6.2.1. Silhouette à base de Geometry Shader. ………………………..…………. 77 6.2.1.1. Geometry Shader…………………………………………………..…... 77 6.2.1.2. Détection de silhouette et création de la géométrie ……………… …… 81 6.2.2. Proposition de calcul d’information d’adjacence par les Geometry Shaders ………................................ ................................ ................................ .. 83 6.3. Amélioration grâce à l’utilisation des extensions d’OpenGL. ….………….. 85 6.4. Amélioration par le Clipping. ………………………………….…..…… …. 86 7. Conclusion ………………………………………………………………….… …86 Chapitre IV : Implémentation, bilan et résultats ……………………..…......… 88 1. Langage de programmation utilisé. ………………………………………………89 1.1. Langage GLSL. ………………………………………………………...........90 1.2. Stencil-Buffer. ……………………………………………………………… 91 1.2.1. Test du Stencil……………………………………………….……………. 91 1.2.2. Modification du Stencil…………………..…………………….… ........... 92 2. Algorithmes utilisés. …………………………………………………………..... 92 2.1 Chargement des objets 3D…………………………………….………….… . 94 2.2 Premier rendu de la scène sans ombre et utilisant uniquement la lumière ambiante................................. ................................ ................................ ................ 95 2.3 Rendu des volumes d’ombre. ………………………………………………. 96 2.4 Deuxième rendu de la scène. ………………………………………………. . 98 2.5 Activation des shaders. ……………………………………………….… …. 99 3. Résultats …………………………………………………..…………………… 100 3.1 Analyse des résultats. …………………………………………….…… ...... 103 3.2 Discussion des résultats. …………………………………………..…….… 103 4. Limitations…………………………………………………………………...… 107 5. Comparaison des resultats…………………………...………………………… 108 6. Conclusion et perspectives……………….......................................................... 108 Conclusion générale ....................................................... ...................................... 109 Bibliographie...................................................................... .................................... 111 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/845 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
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| TINF/36 | Mémoire de magister | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
