FlowVR : calculs interactifs et visualisation sur grappe

par Jérémie Allard

Thèse de doctorat en Informatique. Systèmes et communications

Sous la direction de Brigitte Plateau et de Bruno Raffin.

Soutenue en 2005

à Grenoble INPG .

mots clés

Résumé

Cette thèse combine le calcul haute performance à la réalité virtuelle pour permettre la conception de méthodes de couplage de composants parallèles à l'intérieur d'applications distribuées et interactives. Un nouveau modèle de couplage est présenté, conçu selon des critères de modularité, simplicité, efficacité et extensibilité. La construction des applications repose sur une séparation entre la programmation de modules parallèles réutilisables et la définition de l'application sous forme de graphe de flux de données contenant des mécanismes de filtrage et de synchronisations, permettant d'exprimer des schémas de communication collective et des politiques de couplage avancées. Ce travail sur le couplage interactif est complété par une extension haut niveau concernant le rendu distribué. En exploitant une description modulaire de la scène 3D en primitives indépendantes basées sur l'utilisation de shaders, des réseaux de filtrage permettent de combiner plusieurs flux pour acheminer efficacement les informations aux machines de rendu. Ce système est très extensible et permet la création de nouvelles applications exploitant la puissance des cartes graphiques pour décharger certains calculs des processeurs et réduire les transferts réseau. De nombreuses applications nouvelles sont ainsi développées, combinant des algorithmes de vision parallélisés immergeant l'utilisateur dans l'environnement virtuel, et des interactions avec des objets contrôlés par des simulations physiques distribuées (poterie, collisions, fluides).

Titre traduit

FlowVR : interactive computations and cluster-based visualization

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Résumé

This thesis combines high performance computing and virtual reality to design parallel com ponents coupling methods inside distributed interactive applications. A new coupling model designed with modularity, simplicity, efficiency and extensibility criteria is presented. Applications are constructed following a two phases process : programming reusable parallel components, and defining the application as a data-flow graph with filtering and synchronisation mechanisms, expressing advanced collective communication schemes and coupling policies. An extension of this work is presented for distributed rendering. Using a modular scene description based on independent shader-based primitives, filtering networks are designed to efficiently combine multiple graphics streams up to the rendering nodes. This framework scales weIl and allow the creation of new applications, exploiting the graphics cards' power to remove computations from CPUs which reducing network communications. Several innovative applications are created using these tools. They inc1udes parallel computer vision algorithms, immersing the user inside a virtual world, which can then interact with objects controlled by several distributed physical simulations (carving, collisions, fluids).