| Titre : | Filtrage de l'occultation ambiante dans l'espace écran |
| Auteurs : | Rabie Youcef Bassam, Auteur ; Abdelmoumen Zerari, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2017 |
| Format : | 1 vol. (74 p.) / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | occlusion ambiante,SSAO,filtrage,GPUs,rendu temps réel |
| Résumé : |
Les méthodes d’illumination globale dans le domaine de la synthèse d’images sont devenues très populaires pour le calcul de l’éclairage de scènes en trois dimensions, le calcul d’illumination demande parfois une mémoire et un temps de calcul importants. Bien que de nombreuses méthodes d’approximation d’illumination globale aient été proposées au cours des dernières décennies, ces méthodes généralement ne sont pas pratiquer pour le rendu en temps réel. Dans ce mémoire nous nous intéressons à l’application d’une méthode d’occlusion ambiante. L’occlusion ambiante consiste à quantifier la lumière ambiante reçue en chaque point du maillage, cette dernière qui est couteuse en termes de temps de calcul. La technique de screen space ambient occlusion(SSAO) est une solution pour approcher l’occlusion ambiante en temps réel qui consiste à travailler dans l’espace écran. Mais l’implémentation de cette technique produit un certain bruit dans le résultat final. L’objectif de ce travail est d’appliquer la technique de SSAO et d’améliorer la qualité visuelle par l’application des techniques de filtrage pour obtenir des résultats plus réaliste, en utilisant des processus graphique (GPU) pour l’accélération des calculs. . |
| Sommaire : |
Table de matières Introduction Générale ............................................................................................................ 1 Illumination globale .............................................................................................................. 3 1.1 Introduction ........................................................................................................... 3 1.2 Illumination ........................................................................................................... 3 1.2.1 Illumination locale ......................................................................................... 4 1.2.1.1 Types de réflexion locale ............................................................................ 4 1.2.1.1.1 Réflexion ambiante ............................................................................... 4 1.2.1.1.2 Réflexion diffuse .................................................................................. 4 1.2.1.1.3 Réflexion spéculaire ............................................................................. 5 1.2.1.2 Les techniques d’illumination locale ........................................................... 6 1.2.1.2.1 Modèle d'illumination de Phong ............................................................ 6 1.2.1.2.2 Modèle d'illumination de Blinn Phong .................................................. 6 1.2.2 Illumination globale ....................................................................................... 7 1.3 Equation de rendu .................................................................................................. 8 1.3.1 Angle solide, radiance et irradiance ................................................................ 8 1.3.2 Fonction de Distribution de la Réflectance Bidirectionnelle ............................ 9 1.3.3 L’équation du rendu d’illumination globale .................................................. 10 1.3.4 Les techniques d’illumination globale........................................................... 11 1.3.4.1 Lancer de photon ...................................................................................... 11 1.3.4.2 Radiosité .................................................................................................. 12 1.4 Intégration de Monte Carlo .................................................................................. 12 1.4.1 Principes de la théorie des probabilités ......................................................... 13 1.4.2 Estimateur Monte Carlo ............................................................................... 14 1.4.2.1 Échantillonnage par importance (Importance Sampling) ........................... 15 1.4.2.2 Techniques de distribution ........................................................................ 16 II 1.5 Techniques d’approximation d’illumination globale ............................................. 17 1.5.1 Radiosité Instantanée .................................................................................... 17 1.5.2 Reflective Shadow Maps .............................................................................. 18 1.5.3 Imperfect Shadow Maps ............................................................................... 19 1.5.4 Occlusion Ambiante ..................................................................................... 19 1.5.5 Bilan ............................................................................................................ 21 1.6 Conclusion ........................................................................................................... 21 2 L’Occultation Ambiante dans l’Espace Ecran .............................................................. 22 2.1 Introduction ......................................................................................................... 22 2.2 Définition ............................................................................................................ 22 2.3 Méthodes d'Occlusion Ambiantes en Temps Réel ................................................. 24 2.3.1 Méthodes basées sur l'Objet.......................................................................... 24 2.3.1.1 Ambient Occlusion Fields ........................................................................ 24 2.3.1.2 Fast Precomputed Ambient Occlusion for Proximity Shadows .................. 25 2.3.2 Méthodes Basées sur les Sommets ................................................................ 25 2.3.2.1 Dynamic Ambient Occlusion and Indirect Lighting .................................. 25 2.3.2.2 Hardware Accelerated Ambient Occlusion Computation ........................... 27 2.3.3 Méthodes basées sur l’Espace Ecran ............................................................. 27 2.3.3.1 Screen Space Ambient Occlusion ............................................................. 28 2.3.3.2 Screen Space Directional Occlusion.......................................................... 28 2.3.4 Bilan ............................................................................................................ 29 2.4 Screen Space Ambient Occlusion ......................................................................... 30 2.4.1 Définition ..................................................................................................... 30 2.4.2 Techniques Screen Space Ambient Occlusion ............................................... 31 2.4.2.1 Crytek Occlusion Ambiante ...................................................................... 31 2.4.2.2 Starcraft 2 Occlusion Ambiante ................................................................ 32 2.4.2.3 Horizon Basée Occlusion Ambiante avec Ray Marching ........................... 33 2.4.2.4 Volumétriques Obscurcissement ............................................................... 34 2.4.2.5 Alchemy Ambient Obscurance ................................................................. 35 2.4.2.6 Screen Space Ambient Occlusion en utilisant la cohérence temporelle ...... 36 2.5 Technique de Filtrage........................................................................................... 37 2.5.1.1 Filtre Anisotrope ...................................................................................... 37 2.5.2 Filtre Anti Aliasing ...................................................................................... 38 2.5.3 Filtre Gaussien ............................................................................................. 39 III 2.5.4 Filtre Bilatéral .............................................................................................. 39 2.6 Conclusion ........................................................................................................... 42 3 Les GPUs et le pipeline graphique ............................................................................... 44 3.1 Introduction ......................................................................................................... 44 3.2 Historique des GPU ............................................................................................. 44 3.3 Accélération en utilisant les GPU ......................................................................... 45 3.4 Les différentes générations de GPU...................................................................... 45 3.4.1 Avant les GPU ............................................................................................. 46 3.4.2 Première génération...................................................................................... 46 3.4.3 Deuxième génération .................................................................................... 46 3.4.4 Troisième génération .................................................................................... 46 3.4.5 Quatrième génération ................................................................................... 47 3.4.6 Cinquième génération................................................................................... 47 3.4.7 Sixième génération ....................................................................................... 47 3.4.8 Septième génération ..................................................................................... 48 3.5 Organisation d’un GPU ........................................................................................ 48 3.5.1 Composants matériels................................................................................... 48 3.5.2 Les Shaders .................................................................................................. 48 3.5.3 Pipeline graphique ........................................................................................ 49 3.5.4 L'évolution du pipeline graphique ................................................................. 50 3.6 Langages de programmation des GPU .................................................................. 51 3.7 Structures utilisées pour programmer un shader .................................................... 52 3.7.1 Vertex Buffer Object (VBO) ........................................................................ 52 3.7.2 Vertex Array Object (VAO) ......................................................................... 53 3.7.3 Frame Buffer Object (FBO) .......................................................................... 53 3.7.4 G-Buffer ...................................................................................................... 54 3.8 Conclusion ........................................................................................................... 54 4 Implémentation, résultats et perspective ....................................................................... 55 4.1 Introduction ......................................................................................................... 55 4.2 Objectifs et description du projet .......................................................................... 55 4.3 Conception Générale ............................................................................................ 55 4.3.1 Modélisation de la scène 3D ......................................................................... 56 4.3.2 Calculer le G-Buffer ..................................................................................... 56 IV 4.3.3 Création des échantillons .............................................................................. 57 4.3.4 Calculer le SSAO ......................................................................................... 57 4.3.5 Illumination ................................................................................................. 58 4.3.6 Application du Filtre .................................................................................... 59 4.4 Réalisation ........................................................................................................... 59 4.4.1 Configurations matérielles et logiciels utilisés .............................................. 59 4.4.1.1 Configuration Matérielle .......................................................................... 59 4.4.1.2 Configuration logicielle ............................................................................ 60 4.4.2 Structure de l’application.............................................................................. 60 4.4.2.1 Premier shader : Création du G-Buffer ...................................................... 60 4.4.2.2 Deuxième shader : calculer le SSAO ........................................................ 61 4.4.2.2.1 Diviser la fenêtre d’affichage .............................................................. 61 4.4.2.2.2 Le noyau de l’échantillon .................................................................... 61 4.4.2.2.3 Calculer le facteur SSAO .................................................................... 6 4.4.2.4 Quatrième shader : Filtre verticale ............................................................ 62 4.5 Résultats .............................................................................................................. 64 4.5.1 L’implémentation du G-Buffer et résultat de SSAO ...................................... 64 4.5.2 L’illumination d’une scène ........................................................................... 65 4.5.3 Noyau d’échantillonnage .............................................................................. 66 4.5.4 Techniques de distribution des échantillons .................................................. 67 4.5.5 Technique de Filtrage ................................................................................... 68 4.5.5.1 Filtre Bilatéral .......................................................................................... 68 4.5.5.2 Filtre Gaussien ......................................................................................... 69 4.5.5.3 Comparaison entre les techniques de filtrage............................................. 71 4.5.6 Discussion des résultats ................................................................................ 72 4.6 Conclusion ........................................................................................................... 73 Conclusion Générale ........................................................................................................... 74 Résumé ............................................................................................................................... 75 Bibliographie ...................................................................................................................... 76 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MINF/318 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
