Nouveaux algorithmes de placage de déplacement tridimensionnel par pixel avec traitement de la silhouette

Abstract

Les progrès fulgurants du matériel informatique durant ces dernières années témoignent de la volonté de suivre l’évolution grandissante de l’infographie qui se réponde dans divers domaines d’applications. En effet, les scènes 3D créées par ordinateur représentent depuis longtemps un véritable défi dans le domaine de l'infographie, en particulier lorsqu'il s'agit de générer des rendus en temps réel de scènes complexes comportant des surfaces très riches en détails. Bien que d'importants progrès aient été accomplis dans ce contexte, la demande de réalisme n'a pas cessé d’augmenter. D'où l'intérêt de nouveaux algorithmes permettant d'optimiser le temps d'exécution et l'occupation mémoire, tout en conservant la qualité visuelle globale de la scène. Pour répondre aux exigences croissantes en matière de réalisme et d'interactivité dans les applications d'infographie 3D, des techniques prometteuses consistent à utiliser le placage de déplacement tridimensionnel par pixel. L’objectif est de réduire le nombre de primitives graphiques constituant le maillage 3D (sommets et polygones) en se basant sur les techniques de placage de texture et les algorithmes de traçage de rayons. Ces techniques reposent sur des approches révolutionnaires pour enrichir l'apparence visuelle des scènes 3D en simulant les microreliefs présents sur une variété d’objets 3D sans pour autant modifier leurs géométries. En adoptant les meilleures techniques du placage de déplacement tridimensionnel par pixel, il est possible d'améliorer davantage les performances du matériel et de répondre efficacement à la demande croissante de réalisme et d'interactivité dans les applications d'infographie 3D. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés aux trois meilleures techniques de la littérature, à savoir : le placage de relief, le traçage de cônes et le placage d'extrusion. Bien que ces méthodes offrent des rendus proches du réalisme avec des coûts relativement faibles, la qualité de certaines images dépend étroitement du nombre d'itérations de l'algorithme de traçage de rayons. De plus, certaines images souffrent du manque de la prise en charge de la silhouette sur les contours des objets 3D. Pour remédier à ces limites, nous avons proposé de nouvelles approches. En ce qui concerne le placage de relief, nous avons utilisé une synchronisation entre le nombre d'itérations, le facteur d'échelle des microreliefs et l'angle de vue. Ceci garantit que les objets 3D conservent leur réalisme quelles que soient les conditions et contraintes inhérentes au processus du rendu 3D. Pour la technique de traçage de cônes, nous avons introduit une troisième version qui agit comme un interpolateur entre la version conservative et la version relaxée. Ce faisant, nous capitalisons sur leurs avantages tout en réduisant leurs inconvénients respectifs. Enfin, nous avons proposé une nouvelle approche pour la prise en charge de la silhouette, aussi bien pour la technique de traçage de cônes que pour celle du placage d'extrusion. Nous avons ainsi formulé une modélisation quadratique au niveau de chaque sommet du maillage 3D. Cette modélisation est calculée lors d'une phase de prétraitement et est représentée par deux paramètres réels pendant la phase de rendu. Ces deux techniques se trouvent nettement améliorées et augmentent ainsi sensiblement le réalisme des micro détails grâce à la gestion des contours.