Rendu de pierres taillées en temps réel Stéphane Guy Directeur de stage: Cyril Soler.

Rendu de pierres taillées en temps réel

Stéphane Guy

Directeur de stage: Cyril Soler

iMAGIS-GRAVIR / IMAG

Plan

•Motivations•Difficultés

•Physique des pierres taillées•Travaux précédents•Approche proposée•Résultats •Conclusion


Motivations

•Modifier:– L'éclairage– La géométrie de la pierre– Les paramètres physiques

•Visualiser instantanément les conséquences


Plan




Difficultés•Phénomènes physiques

•Longueur des chemins lumineux dans la pierre


Plan




Physique des pierres taillées•Réflexions, réfractions et loi de Descartes

•Angle critque– Réflexion totale– Effet de miroir


Physique des pierres taillées•Dispersion

•Absorption


Physique des pierres taillées

•Coefficients de Fresnel


Plan




Travaux précédents•Gemstone Fire: adaptative dispersive ray tracing of polyhedron. Y.Yuan, L.Kunii, N.Inamoto and L.Sun. 1988

– Ray tracing– Dispersion, Fresnel– Temps de calcul en 1988 pour une image: 21 h


Travaux précédents•Rendering diamonds. Y.Sun, F.D. Fracchia and M.S. Drew. 2000

– Ray tracing– Dispersion, Fresnel, absorption– Aucune indication de temps


Travaux précédents•Diamcalc

– Application commerciale – Déterminer la coupe d'une pierre


Plan




Approche proposée•Ray tracing inadapté au rendu temps réel de phénomènes complexes

•Nécessité d'élaborer une méthode nouvelle • Idées

– Simuler les réfractions et réflections par un changement de point de vue

– Exploiter astucieusement les capacités des cartes graphiques actuelles


Approche proposée•Trouver les facettes visibles

•Faire le rendu


Trouver les facettes visibles•Utiliser des caméras virtuelles


Trouver les facettes visibles•Faces directement visibles


Trouver les facettes visibles•Facettes visibles par réfraction

– Problème



– Solution adoptée

– Possibilité de calculer l'erreur d'approximation



– Projeter le résultat dans l'image


Trouver les facettes visibles•Facettes visibles par réflexion


Trouver les facettes visibles•Facettes visibles par réflexion

– Projeter le résultat dans l'image


Trouver les facettes visibles

•Critère d'arrêt pour la recherche des facettes visibles par réflexion

– Nombre maximun de réflexions– Contribution des facettes inférieure à un seuil


Trouver les facettes visibles•Découpage des facettes

Réfraction à travers 1Réflexion sur b


Trouver les facettes visibles•Résultat


Approche proposée•Trouver les facettes visibles

•Rendu des facettes


Rendu des Facettes•Physique

– Fresnel– Dispersion– Absorption

•Calculs en RGB


Implémentation•Basée sur les possibilités des cartes graphiques

•Découpage des facettes – Plans de « clipping »

•Transformations– Matrice de modélisation

•Scène– « Cube map »

•Rendu– « Vertex shaders »– « Register combiners »


Plan




Résultats•“Frame rate”: 40, 5 et 5 Hz

•Nombre de facettes: 100, 5000 et 5000•Nombre de réflexions internes: 1, max, max•Dérive: 0.005 radians


Résultats•“Frame rate”: 5 Hz

•Nombre de facettes: 5500•Nombre de réflexions internes: maximum•Dérive: 0.009 radians


Résultats•Frame rate: 10 Hz

•Nombre de facettes: 1100•Nombre de réflections internes: maximum •Dérive: 0.01 radians


Résultats•Frame rate: 15 Hz

•Nombre de facettes: 1000•Nombre de réflexions internes: maximum•Dérive: 0.002 radians


Comparaisons


Plan




Conclusion•Rapide

• Images de très bonne qualité visuelle•Contrôle de l'erreur


Perspectives•Biréfringence

•Calcul exact du parcours entre deux réflexions•Calcul exact des paramètres physiques par pixel

– Utilisation des « texture shaders »

•Rendu spectral ?


Application

•Design de bijoux

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