Calcul d'ombres douces en temps réel

Ombres douces en temps réel
Sommaire
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Introduction

Les ombres sont un élément essentiel de la perception d'une scène. Elles aident à notre perception des distances entre objets, ainsi que de la géométrie de la scène (voir Figure 1 et http://artis.imag.fr/Research/RealTimeShadows/importance.html).


Figure 1 : Importance des ombres pour situer un objet dans l'espace.

On distingue généralement entre les ombres « dures », telles que celles produites par une source ponctuelle (voir Figure 2) et les ombres douces, produites par une source étendue (voir Figure 3). Ces dernières donnent un aspect beaucoup plus réaliste à la scène, mais sont d'une complexité algorithmique bien supérieure. Le calcul des ombres douces prend beaucoup plus de temps que le calcul des ombres dures pour une scène identique.


Figure 2 : ombres dures
Figure 3 : ombres douces

Il existe plusieurs algorithmes permettant de calculer une version approchée des ombres douces en temps-réel dans une scène. Parmi ceux-ci, on s'intéresse à deux algorithmes: celui des Soft Shadow Volumes, développé par U. Assarsson et T. Akenine-Möller et celui des Penumbra Maps, développé entre autres par C. Wyman et C. Hansen.

Le stage

Le sujet du stage est, dans un premier temps, de comparer ces deux algorithmes, leurs forces et leurs faiblesses respectives sur une scène animée, dans le but de produire des ombres d'aspect réaliste en temps réel. Pour ce faire, on s'appuiera sur la présence dans l'équipe ARTIS de U. Assarsson et C. Hansen. L'étude devra indiquer comment chaque algorithme utilise son temps de calcul, et ainsi quels effets on peut attendre lors du passage à l'échelle sur des scènes animées de grande taille.

Dans un deuxième temps, on cherchera à améliorer l'un des deux algorithmes pour obtenir un meilleur temps de calcul, notamment en utilisant les capacités de programmation de la nouvelle génération de cartes graphiques (Early exit, Ultra Shadow II, branchements conditionnels dans des fragment programs).

Encadrement

Bibliographie