Architectures matérielles pour la synthèse d'image par lancer de rayon

par Stéphane Mancini

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Renaud Pacalet.

Soutenue en 2000

à Paris, ENST .

mots clés

Résumé

La synthèse d'image est un domaine en pleine expansion et nécessite des algorithmes capables de produire rapidement des images complexes. Nous nous intéressons à l'accélération matérielle du lancer de rayon qui est un algorithme de synthèse d'image basé sur le suivi du trajet inverse de rayons lumineux dans la scène. Cet algorithme permet d'obtenir des effets de lumières complexes. Cependant, il nécessite de grands temps de calculs. Pour les réduire, il est nécessaire de réaliser des circuits VLSI dédiés, seuls à même de fournir la puissance de calcul adéquate. C'est pourquoi nous modifions la modélisation des primitives géométriques qui interviennent dans le lancer de rayon. Elles sont toutes modélisées dans l'espace au-dessus, en géometrie projective. Ainsi, tous les calculs se font avec une dynamique finie et nous exercons un contrôle fin de leur précision. Tous les calculs se font en virgule fixe. Nous supprimons également les divisions de la plupart des calculs, ce qui est appréciable pour la réalisation de circuits VLSI. Une fois décrits quelques operateurs dédiés dans diverses parties de l'algorithme, nous étudions une machine parallèle hétérogène qui nous permette de les utiliser efficacement. Le système proposé est une machine parallèle à passage de message qui exploite le parallélisme exprimé par la description de l'algorithme de lancer de rayon par un arbre de scène. Ce système gère automatiquement la gestion du parcours de l'arbre de scène et la spécialisation des nuds de calcul. Il nous permet plusieurs niveaux de souplesse malgré la présence de calculateurs spécialisés. Un outil d'évaluation d'architecture développé pour la circonstance nous permet de faire des choix comme le réglage des débits, des puissances de calcul, du degré de spécialisation ou la topologie du réseau de processeurs. Les résultats des simulations obtenus nous permettent de valider notre système et d'envisager la réalisation d'un prototype.

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