Rendu de niveaux de détails avec la Tessellation Matérielle

Level-Of-Details Rendering with Hardware Tessellation

• Auteur / Autrice : Thibaud Lambert
• Direction : Gaël Guennebaud, Pierre Bénard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 18/12/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche Inria de l'université de Bordeaux (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Granier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cyril Crassin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tamy Boubekeur, Raphaëlle Chaine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Traitement d'images -- Techniques numériques

Mots clés libres

Rendu temps réel

Carte de déplacement

Niveaux de details

Tessellation matérielle

Real-time rendering

Displacement mapping

Level of detail

Hardware tessellation

Résumé

Au cours des deux dernières décennies, les applications temps réel ont montré des améliorations colossales dans la génération de rendus photoréalistes. Cela est principalement dû à la disponibilité de modèles 3D avec une quantité croissante de détails. L'approche traditionnelle pour représenter et visualiser des objets 3D hautement détaillés est de les décomposer en un maillage basse fréquence et une carte de déplacement encodant les détails. La tessellation matérielle est le support idéal pour implémenter un rendu efficace de cette représentation. Dans ce contexte, nous proposons une méthode générale pour la génération et le rendu de maillages multi-résolutions compatibles avec la tessellation matérielle. Tout d'abord, nous introduisons une métrique dépendant de la vue capturant à la fois les distorsions géométriques et paramétriques, permettant de sélectionner la le niveau de résolution approprié au moment du rendu. Deuxièmement, nous présentons une nouvelle représentation hiérarchique permettant d'une part des transitions temporelles et spatiales continues entre les niveaux et d'autre part une tessellation matérielle non uniforme. Enfin, nous élaborons un processus de simplification pour générer notre représentation hiérarchique tout en minimisant notre métrique d'erreur. Notre méthode conduit à d'énormes améliorations tant en termes du nombre de triangles affiché qu'en temps de rendu par rapport aux méthodes alternatives.

In the last two decades, real-time applications have exhibited colossal improvements in the generation of photo-realistic images. This is mainly due to the availability of 3D models with an increasing amount of details. Currently, the traditional approach to represent and visualize highly detailed 3D objects is to decompose them into a low-frequency mesh and a displacement map encoding the details. The hardware tessellation is the ideal support to implement an efficient rendering of this representation. In this context, we propose a general framework for the generation and the rendering of multi-resolution feature-aware meshes compatible with hardware tessellation. First, we introduce a view-dependent metric capturing both geometric and parametric distortions, allowing to select the appropriate resolution at rendertime. Second, we present a novel hierarchical representation enabling on the one hand smooth temporal and spatial transitions between levels and on the other hand a non-uniform hardware tessellation. Last, we devise a simplification process to generate our hierarchical representation while minimizing our error metric. Our framework leads to huge improvements both in terms of triangle count and rendering time in comparison to alternative methods.