Level-Of-Details Rendering with Hardware Tessellation

par Thibaud Lambert

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Gaël Guennebaud et de Pierre Bénard.

Soutenue le 18-12-2017

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale de mathématiques et informatique (Talence, Gironde) , en partenariat avec Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche Bordeaux - Sud-Ouest (équipe de recherche) et de Inria Bordeaux - Sud-Ouest (laboratoire) .

Le président du jury était Xavier Granier.

Le jury était composé de Cyril Crassin.

Les rapporteurs étaient Tamy Boubekeur, Raphaëlle Chaine.

  • Titre traduit

    Rendu de niveaux de détails avec la Tessellation Matérielle


  • 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.


  • Résumé

    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.


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