Volumes d'ombre en rendu temps réel : Complexité géométrique et stratégie de partitionnement

Geometric complexity and partitioning strategy for real-time Shadow Volumes

• Auteur / Autrice : François Deves
• Direction : Djamchid Ghazanfarpour-Kholendjany, Frédéric Mora
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique graphique
• Date : Soutenance le 22/10/2019
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Christophe Renaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Djamchid Ghazanfarpour-Kholendjany, Frédéric Mora
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Kadi Bouatouch, Mateu Sbert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algorithmes

Temps réel (informatique)

Surfaces (mathématiques) -- Aires et volumes

Ombres

Infographie

Mots clés libres

Rendu temps-réel

Ombres dures

Volumes d'ombre

Realtime rendering

Hard shadows

Shadow volumes

Résumé

Les ombres sont un élément fondamental pour garantir le réalisme des images de synthèses. Elles donnent des informations nécessaires pour discerner correctement le positionnement relatif des objets. Le calcul d'ombre dures exactes en temps-réel reste toutefois un problème difficile en Informatique Graphique. Les Shadow Maps sont privilégiées pour leurs excellentes performances, mais elles ne peuvent garantir un résultat exact par pixel. Les volumes d'ombre sont plus lents que les Shadow Maps mais produisent des ombres exactes en toute circonstances. Bien qu'ils aient récemment atteint un haut niveau de performances, ils restent sensibles à la complexité géométrique et sont limités à des scènes de taille modeste. Dans cette thèse, nous proposons un nouvel algorithme de rendu d'ombres dures en temps réel basé sur les volumes d'ombre qui reste rapide sur des scènes de très grande tailles. De plus, nous introduisons une nouvelle stratégie de partitionnement jusque-là inexplorée en Informatique Graphique : les arbres métriques.

Shadows are a fundamental visual effect for computer generated images. They provide essential spatial hints allowing us to correctly perceive objects positions in the scene. Despite its importance, computing pixel accurate shadows in real-time is a challenging problem in Computer Graphics. Shadow Maps are still the favored solution due to their high efficiency, but they can't always provide pixel accurate results. Shadow Volumes are slower than Shadow Maps but always garantee pixel accurate shadows. While recent works significantly improved their performance, they remain sensitive to scalability, which limits their application scope. In this thesis, we propose a new algorithm based on Shadow Volumes that remains fast even on very large scenes. Furthermore, we introduce a new partitioning strategy that is yet unexplored in Computer Graphics : the metric tree.