Rendu graphique

Acquis du module

Dans le domaine de la synthèse d’images, les approches de rendus désignent les méthodes permettant de convertir un modèle 3D (mathématique ou informatique) en une image composée de pixels. Le rendu peut avoir différents objectifs: être photo-réaliste (simuler le plus précisément possible les trajets des rayons lumineux dans une scène 3D), être expressif, permettre de visualiser différents phénomènes spécifiques, etc.
Au cours de ce module, les étudiants seront familiarisés par les différentes approches de rendus ainsi que leurs objectifs spécifiques. Ils connaîtront les méthodes de rendu projectives rapides utilisées sur les cartes graphiques, mais également des rendus de hautes qualités plus coûteuses en temps machine. Ils seront également familiers des techniques de visualisation de données volumiques issue de simulations ou de scanners. Ils sauront mettre en œuvre et implémenter ces méthodes de rendus afin de réaliser la visualisation de données sans avoir recours à des librairies graphiques externes.

  • Identifier
    • Les différentes approches de rendus et leurs caractéristiques propres.
    • Les approches de rendus associés aux différents types de données.
  • Concevoir
    • Une méthode de rendue adaptée à un type de donné.
  • Mettre en oeuvre
    • Des algorithmes de rendus sans avoir à recourir à des bibliothèques externes.

Contenu

Rendu projectif

Le rendu projectif consiste à appliquer une opération géométrique de projection sur l’ensemble des triangles d’une scène sur le plan de la caméra. Ce type de rendu associé à la gestion de la profondeur par l’approche de Z-Buffer est le plus utilisé pour des applications interactives, il s’agit, à ce titre, de l’approche utilisée par les cartes graphiques. Les différentes étapes du rendu projectif sera étudié lors de ce module et la chaîne de rendu complète d’une carte graphique sera entièrement décrite.

Rendu par lancé de rayons

Le lancé de rayons (ou Ray Tracing) permet de réaliser des images de haute qualité en venant modéliser de manière aisée des effets de lumières complexes (ombrage, réflexion, réfraction, caustique, etc). Ce type d’approche venant plus précisément modéliser le comportement physique des rayons lumineux permet de s’approcher du photo-réalisme. Les différentes étapes d’un lanceur de rayon seront étudiées au cours de ce module (modélisation du lancé de rayons, calculs d’intersections, illuminations, effets physiques, etc). Enfin une ouverture sera réalisée sur les approches récentes de rendu par modèle physique tentant de résoudre l’équation de propagation de la lumière (méthodes de Path-Tracing, Monte-Carlo, etc).

Rendu de volume

Dans le cas de données issues de scanners (données médicales d’IRM ou de CT), ou de simulations (champ de vitesse, pression, etc), les données à visualiser ne sont pas forcément surfaciques, mais peuvent être de nature volumique. L’analyse de ces données est alors plus complexe, car distribuée dans tout un volume. Différentes approches permettent d’en réaliser un rendu utile à leur visualisation afin d’en extraire une information pertinente. Ces approches, qui seront vues au cours de ce module, sont les méthodes d’extractions de surfaces (Coupes, Marching Cubes ou Triangles), et les approches de rendu volumiques (MIP, Ray-Casting).

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