Pré-traitement de grosses bases de données pour la visualisation interactive

Xavier Décoret

Résumé

To navigate in real-time in a virtual environnement, one must be able to generate rapidly new views of the 3D model describing this environment. In this thesis, we got interested in pre-computing results that could later be used to speed-up the rendering of those views. Two directions have been explored. In a first part we pre-compute, for each possible location, a list of objects that are hidden by other objects and thus need not to be displayed. This pre-computation relies on a so-called "shrinking theorem": if from a view point a shrunk object is hidden by other objects which are also shrunk, then the object is certainly hidden from any neighbouring view point. The first contribution of this thesis is the demonstration of this theorem which formalizes and extends a previously known result. The second contribution is a robust algorithm to compute such shrinkings on any model, given it is watertight (with a well-defined exterior and interior). Once we have determined what is visible, we have to display it in the most efficient manner. A classical solution consists in having, for each object , different representations of different complexity. Depending on the distance between object ant the viewer, the most adequat simplification is displayed. The difficulty is then to build such level of details from an initial model. The third contribution of this thesis is a new representation, called billboard cloud which achieves extreme simplification while keeping a very good visual quality. A complex object is represented by a small number of textured polygons with transparency, whose interleaving allows to render both shape and appearance of the object. An automatic algorithm is described, to compute such a cloud from an initial polygonal model.

Pour naviguer en temps réel dans un environnements virtuel, il faut être capable de fabriquer très rapidement des vues d'un modèle 3D décrivant cet environnement. Dans cette thèse nous nous intéressons à pré-calculer des résultats qui pourront être utilisés afin d'accélérer le rendu de ces images. Deux voies sont explorées. D'une part un pré-calcul de visibilité permet de déterminer, en chaque point de l'espace, une liste d'objets qui sont cachés par d'autres objets et n'ont donc pas besoin d'être affichés. Ce pré-calcul s'appuie sur un théorème dit " de réduction " : si en un point un objet réduit est caché par plusieurs objets eux-aussi réduits, alors au voisinage de ce point, l'objet est certainement caché. La première contribution de cette thèse est la démonstration de ce théorème qui formalise et généralise un résultat connu. La deuxième contribution est un algorithme robuste permettant de calculer de telles réductions pour un modèle quelconque, pourvu qu'il soit étanche (avec un extérieur et un intérieur bien définis). Une fois qu'est déterminé ce qui est visible, il reste à l'afficher de la manière la plus efficace possible. Une solution classique consiste à avoir pour chaque objet de l'environnement plusieurs représentations de plus en plus simplifiées. Selon la distance de l'objet à l'observateur, on affiche la simplification la mieux adaptée. La difficulté consiste alors à générer automatiquement ces différents niveaux de détails à partir du modèle initial. La troisième contribution de cette thèse est une nouvelle représentation, baptisée nuage de billboards, qui permet d'effectuer une simplification extrême tout en gardant une très bonne qualité visuelle. Un objet complexe est représenté par un petit nombre de polygones texturés avec de la transparence, dont l'enchevêtrement permet de restituer à la fois la forme et l'apparence de l'objet. Un algorithme complètement automatique permet de fabriquer un tel nuage à partir d'un modèle polygonal quelconque.

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