| Titre : | implémentation optimisée de l'algorithme du lancer de faisceaux |
| Auteurs : | OUSSAMA KOUDA, Auteur ; Naima Bahi, 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, 2015 |
| ISBN/ISSN/EAN : | MINF/47 |
| Format : | 60 / ill., couv. ill. en coul / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Résumé : |
Aujourd’hui nous vivons dans une société qui ne cesse d’évoluer et vit au
rythme des progrès. Dans un monde qui recherche toujours à atteindre la perfection et à créer de nouvelles sensations. L’homme durant ces derniers siècles a cherché à inventer des programmes et des techniques permettant d’imaginer et donc de synthétiser ses rêves et ses désirs. L’informatique par exemple a rendu possible la création d’images de synthèses. Ces dernières sont actuellement utilisées dans de nombreux domaines et couvre un grand secteur dans notre vie quotidienne : cinéma, dessin animé, édition, jeux vidéo, publicité, télévision, mais l’industrie et la recherche scientifique. Et à cause de la croissance massivement de la demande de cette information, il est clair on cherchera des solutions et des méthodes pour être plus rapides, plus précis et plus réaliste. Ce mémoire s’inscrit dans cette évolution au but d’aborder deux problèmes major, relatifs à la synthèse d’images. Ces problèmes seront le fil directeur de nos travaux. Le premier problème est celui de l’aliassage , qui nuisent au réalisme des images On regroupe dans ces phénomène , le plus connu est le phénomène des marches d’escalier sur les contours des objets, Le deuxième est le phénomène des moirés sur les textures , Enfin, le troisième phénomène est la disparition des petits objets et des petites ombres Le deuxième problème est le temps de calculs nécessaire pour obtenir une image de synthèse réaliste, par exemple la création d’ensemble des images de synthèse pour générer une animation qui naissance au minimum 25 image par seconde donc le temps nécessaire est relatif avec le durée de animation (nombre d’images crée) et le plus important le durée de la succession des opérations utiliser pour crée une image, on appelle ces succession le pipeline graphique. La première étape est la modélisation c'est la définition et la création l’union des objets dans la scène 3D qui nous voulons voir, Cette étape est la plus importante de la création d'images de synthèse. La modélisation donne une visualisation des formes ou des Figure d’extérieure des objets mais pas des images réalistes à cause de l’absence d’effet de lumière donc la deuxième étape est le rendu ou illumination. Dans le but d’obtenir ce réalisme, il est nécessaire de trouver ou définir des techniques pour la simulation de ces effet. On regroupe en deux classes les algorithmes d'illumination locale et globale, l’algorithme du lancer de rayons appartenant à la première classe alors que la radiosité fait partie de la seconde classe. Le premier propose un très grand nombre d’effets spéciaux comme la réflexion, la réfraction, la pénombre, le flou de 7 bougé, la profondeur de champs, etc. tandis que le deuxième permet de créer des éclairages diffus très réalistes. Malheureusement, ces effets, augmentant le réalisme sont coûteux en temps de calculs. On constate en fait que réalisme et rapidité de calcul sont des critères qui ne vont pas souvent ensemble et qu’il faut la plupart du temps en trouver des compromis. Une première solution qui résout efficacement les problèmes d’aliassage et en particulier la disparition des petits objets, est le remplacement des rayons du lancer de rayons par des rayons volumiques : on parle alors de lancer de faisceaux. Notre travail de recherche a donc consisté à proposer un solution pour améliorer cette technique utilisant l’architecture parallèle GPU au but d’obtenir des résultats réalistes dans un temps de calculs plus réduit. Ce mémoire se décompose en cinq chapitres. Dans le premier chapitre, nous avons défini la modélisation et cité quelques techniques de modélisation, à titre d’exemple la représentation par les frontières ou la C.S.G., Ensuite, Nous présentons d’une manière générale l’illumination local avec des modèles d’éclairement (Phong et Blinn ). Finalement, nous expliquons pour l’illumination globale, le principe fondamental de la méthode de radiosité. Le 2ième chapitre présente le principe de lancer de rayon, aussi les algorithmes fondés sur des variantes du lancer de rayons au but d’améliorer l’algorithme et donne une classification pour tell approche. Le chapitre 3 reprend l’algorithme de lancer de faisceaux de Heckbert, et les approche proposé pour améliorer l’algorithme ensuite une définition de parallélisme et les architectures Parallèles. Finalement le 4ième et le 5ième chapitres en a expliqué les étapes de notre recherche d’améliorerla performance d’algorithme de lancer de faisceaux, Plusieurs points de cet algorithme sont optimisés pour finalement améliorer très sensiblement les temps de calculs grâce à GPU et le dernier chapitre présente une implémentation de notre recher |
| Sommaire : |
1
Table de matière Introduction général ................................................................................................................... 6 1 Chapitre 1 :......................................................................................................................... 9 Introduction : ............................................................................................................... 9 Modélisation :.............................................................................................................. 9 1.2.1 Techniques de Modélisation : ............................................................................. 9 Notions de radiométrie et photométrie .................................................................. 12 1.3.1 Photométrie : ...................................................................................................... 12 1.3.2 Radiométrie :...................................................................................................... 13 Illumination locale : .................................................................................................. 14 1.4.1 Le modèle de Lambert : ..................................................................................... 14 1.4.2 Les modèles de Phong et de Blinn : ................................................................... 15 Illumination globale : ................................................................................................ 16 1.5.1 La méthode de radiosité : ................................................................................... 16 Conclusion................................................................................................................. 18 2 Chapitre 2 ......................................................................................................................... 19 Introduction : ............................................................................................................. 19 Définition : ................................................................................................................ 19 Principe de l’algorithme : .......................................................................................... 19 Avantages du lancer de rayons .................................................................................. 22 Inconvénients du lancer de rayons ............................................................................ 23 Classification des techniques d’accélération :........................................................... 24 2.6.1 Intersections plus rapides : ................................................................................. 24 Optimisation pour les arbres CSG :........................................................................... 26 2.7.1 Division spatiale : .............................................................................................. 27 2.7.2 Notion de rayons généralisés ............................................................................. 29 2.7.3 Lancer de cônes (cone tracing): ......................................................................... 29 2 2.7.4 Les techniques parallèles et vectorielles : .......................................................... 34 Conclusion :............................................................................................................... 34 3 Chapitre 3 :....................................................................................................................... 35 Introduction : ............................................................................................................. 35 Principe de Lancer de faisceaux :.............................................................................. 35 3.2.1 Construction de l'arbre des polygones : ............................................................. 36 3.2.2 Réflexion :.......................................................................................................... 38 3.2.3 Réfraction :......................................................................................................... 38 3.2.4 Calcul du rendu : ................................................................................................ 40 3.2.5 Calcul de l'ombrage : ......................................................................................... 40 3.2.6 Les algorithmes optimisation et amélioration de lancer de faisceaux : ............ 41 3.2.7 Position d'un objet par rapport à un faisceau : ................................................... 42 Le parallélisme et les architectures parallèles : ......................................................... 43 3.3.1 Définition : ......................................................................................................... 44 Les différentes architectures parallèles : ................................................................... 45 3.4.1 Modèle de programmation : ............................................................................... 45 Conclusion................................................................................................................. 46 4 Chapitre 4 : Conception ................................................................................................... 47 Introduction : ............................................................................................................. 47 La stratégie utilisée : ................................................................................................. 47 4.2.1 Modélisation : .................................................................................................... 47 4.2.2 Construction d'arbre d’intersection .................................................................... 48 4.2.3 Calcul de rendu : ................................................................................................ 48 Discussion : ............................................................................................................... 49 Avantage de notre approche : .................................................................................... 49 5 Chapitre 5 : implémentation............................................................................................. 51 Introduction : ............................................................................................................. 51 3 Environnement de l’application : .............................................................................. 51 5.2.1 La modélisation :................................................................................................ 51 Programme principal : ............................................................................................... 52 5.3.1 Opengl 4 :........................................................................................................... 53 5.3.2 CUDA ................................................................................................................ 53 5.3.3 GLSL.................................................................................................................. 54 Résultats : .................................................................................................................. 55 Conclusion général...................................................................................................................... 58 Bibliographié............................................................................................................................ 59 |
| Type de document : | Mémoire master |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MINF/47 | Mémoire | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
