Équipe R3AM

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Présentation

L’équipe R3AM (à prononcer « Réam ») travaille sur la représentation et le rendu efficace de scènes complexes, à la fois au niveau de la géométrie, de l’apparence et de l’éclairage. Les pipelines graphiques modernes reposent toujours sur des bases développées au milieu des années 80, qui ne passent pas à l’échelle dans ces circonstances. L’équipe R3AM développe à la fois des modèles et des méthodes robustes adaptés au rendu de ces scènes. Les axes de recherches s’organisent autour de la modélisation multi-échelle, les modèles d’apparences, les schémas d’échantillonnage évolués et la simulation de la propagation et des interactions de la lumière.

Membres

Contact

Équipe R3AM, LIRIS, UMR 5205
Université Claude Bernard Lyon 1
43 boulevard du 11 novembre 1918
69622 Villeurbanne Cedex
Plan d'accès
+33 (0)4 72 44 83 70

Recherche

Le dénominateur commun des activités de R3AM est le rendu. Étant donné un ensemble d'objets, de lampes, et une caméra, le problème du rendu revient à simuler la circulation de la lumière dans la scène afin de déterminer l'image perçue par la caméra. Ce problème mène à plusieurs pistes de recherche, couvrant un large spectre de compétences.

Modélisation multi-échelle de l'apparence

Dans un premier temps, il est nécessaire de modéliser l'apparence des objets : la manière dont ils se comportent vis à vis de la lumière, comment ils la réfléchissent, l'absorbent ou la laissent les traverser. De nombreux modèles existent pour décrire ces comportements, plus ou moins réalistes, et plus ou moins rapides à évaluer. L'équipe R3AM s'intéresse à l'utilisation et à l'amélioration de ces modèles dans le contexte du rendu temps réel, où la rapidité est cruciale. En particulier, contrairement à la plupart des modèles existants, les modèles développés par R3AM sont filtrables et supportent les changements d'échelle de visualisation sans provoquer d'artefacts visuels.

Focus : filtrage efficace de cartes de normales et de déplacements

L'objectif est d'afficher en temps réel des modèles très détaillés avec plusieurs centaine de millions de polygones. La technique usuelle, le sur-échantillonage, est trop couteuse dans le cadre de l'utilisation interactive visée ici. L'approche choisie est d'adapter le modèle à taux d'échantillonnage constant : les détails géométriques sont pré-filtres et injectés sous forme statistique dans une BRDF à micro-facette filtrable à tous les niveaux d'échelles. Le résultat est une technique permettant le rendu multi-échelle de surfaces perturbées complexes sans aucun artéfact.
très proche proche éloigné
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Membres impliqués

Structures de données accélératrices

À partir d'un modèle pour l'apparence des objets, l'étude des interactions lumineuses entre ces objets est un problème principalement géométrique. Il s'agit cette fois de déterminer quels objets sont visibles depuis la caméra, quels objets sont éclairés, et comment la lumière se propage entre ces objets. La brique algorithmique élémentaire de ce problème est le lancer de rayons. Étant donné un point et une direction, le lancer de rayons détermine quel est le premier objet visible depuis le point donné dans la direction donnée. L'équipe R3AM travaille sur la construction de structures de données accélératrices pour le lancer de rayons, ainsi qu'à l'ordonnancement efficace des calculs pour exploiter l'architecture particulière des cartes graphiques.

Focus : évaluation de l'efficacité d'une structure accélératrice

Les méthodes actuelles les plus efficaces pour accélérer le lancer de rayons consistent à construire une structure hiérarchique (un arbre) pour organiser la scène, et utiliser des volumes englobants pour éliminer rapidement des portions sans intérêt. La construction d'un tel arbre repose sur un modèle de coût pour évaluer l'intérêt de découper la scène, et choisir la stratégie de découpe. Le modèle de coût actuellement utilisé suppose que les englobants des enfants ne s'intersectent pas. Cette propriété est vraie pour les kd-trees utilisés à l'époque, mais ne l'est plus pour les hiérarchies de volumes englobants actuellement utilisés en pratique. L'équipe R3AM cherche donc à définir un nouveau modèle de coût valable dans ces configurations, et à l'utiliser pour construire des arbres plus performants.
Évaluation des termes ignorés par le modèle de coût actuel pour une scène complexe : scène surcoût superpositions

Membres impliqués

Échantillonnage

Il n'est pas envisageable à l'heure actuelle de calculer exactement l'ensemble des interactions lumineuses au sein d'une scène. Il est donc nécessaire de recourir à des techniques d'échantillonnage pour sélectionner un ensemble de rayons à traiter. L'utilisation de l'échantillonnage induit in phénomène classique d'aliassage, qui se traduit par des effets de crénelage et du bruit dans les images générées. Pour limiter ces effets, l'équipe R3AM travaille sur l'étude spectrale des échantillonnage, leur génération efficace en fonction de propriétés souhaitées, et le traitement du résultat obtenu pour atténuer les artefacts obtenus.

Focus : échantillonnage adaptatif et rapide pour un spectre de Fourier donné

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Membres impliqués

Publications de l'équipe

La liste des publications de l'équipe est disponible sur le site du laboratoire.

Code

gKit

Dépôt et wiki Une surcouche permettant de simplifier l'utilisation moderne d'openGL, utilisé à la fois comme support d'enseignement et pour mutualiser les développements de l'équipe.
hg clone https://bitbucket.org/jciehl/gkit2
Captures d'écran :

Collaborations

Partenaires universitaires

Partenaires industriels

Icônes provenant de la collection Faenza par Tiheum.