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**Contexte et motivations** :
La visualisation est une étape cruciale dans beaucoup de domaine scientifique, aussi
bien pour guider la modélisation de phénomènes ou encore pour valider ou invalider
des modèles. D’un autre coté, les jeux de données générées par les simulations
numériques sont de plus en plus grands et complexes. Cette complexité peut se
retrouver dans la géométrie et la topologie des maillages utilisés sur le domaine de la
simulation, avec des grilles hybrides mélangeant différents type de polyèdres, des
éléments non-convexes ou encore des faces non-planaires. Cela peut également se
manifester dans le champ scalaire associé au maillage qui peut être généré par une
fonction polynomiale d’ordre élevé et qui peut également stocker plusieurs valeurs
physiques. Il est important de prendre en compte toute la complexité de ces données
dans les algorithmes de rendu afin de produire une visualisation fidèle à la précision
des simulations.
Dans ce stage, nous proposons de nous intéresser à la visualisation interactive de
grilles volumiques complexes issues de simulations numériques. Le rendu volumique
direct est une approche qui permet de visualiser un volume en considérant celui-ci
comme un milieu participatif semi-transparent. Via une fonction de transfert, on peut
associer un quadruplet RGBA à chaque valeur stockée dans le maillage et ainsi,
déterminer la couleur et l’opacité des pixels de l’écran par accumulation des éléments
échantillonnés à l’intérieur du volume à visualiser. Cette méthode, a beaucoup été
étudiée pour des grilles régulières (voxels) mais beaucoup moins pour des maillages
volumiques non-structurés.
La visualisation est une étape cruciale dans beaucoup de domaine scientifique, aussibien pour guider la modélisation de phénomènes ou encore pour valider ou invaliderdes modèles. D’un autre coté, les jeux de données générées par les simulationsnumériques sont de plus en plus grands et complexes. Cette complexité peut seretrouver dans la géométrie et la topologie des maillages utilisés sur le domaine de lasimulation, avec des grilles hybrides mélangeant différents type de polyèdres, deséléments non-convexes ou encore des faces non-planaires. Cela peut également semanifester dans le champ scalaire associé au maillage qui peut être généré par unefonction polynomiale d’ordre élevé et qui peut également stocker plusieurs valeursphysiques. Il est important de prendre en compte toute la complexité de ces donnéesdans les algorithmes de rendu afin de produire une visualisation fidèle à la précision des simulations.
Dans ce stage, nous proposons de nous intéresser à la visualisation interactive degrilles volumiques complexes issues de simulations numériques. Le rendu volumiquedirect est une approche qui permet de visualiser un volume en considérant celui-cicomme un milieu participatif semi-transparent. Via une fonction de transfert, on peutassocier un quadruplet RGBA à chaque valeur stockée dans le maillage et ainsi,déterminer la couleur et l’opacité des pixels de l’écran par accumulation des élémentséchantillonnés à l’intérieur du volume à visualiser. Cette méthode, a beaucoup étéétudiée pour des grilles régulières (voxels) mais beaucoup moins pour des maillages volumiques non-structurés.
**Objectifs du stage** :
L’objectif principal de ce stage est de s’appuyer sur la base d’une implémentation
existante d’un algorithme de rendu volumique direct par lancer de rayon sur GPU,
pour proposer une méthode de visualisation efficace, adaptée à des grilles non
linéaires de polyèdres quelconques. L’efficacité recherchée se traduit aussi bien en
terme de performance que de qualité de rendu. Nous chercherons à produire une
évaluation mesurant ces deux critères d’efficacité et ainsi proposer une solution
raisonnablement rapide tout en conservant les détails des données.
Afin de répondre à cet objectif, il sera premièrement nécessaire de prendre
connaissance de l’algorithme de rendu déjà en place (implémenté en C++,
OpenGL/GLSL) d’une part, et d’étudier la bibliographie sur les méthodes de
visualisation de grilles non-structurés d’autre part. Sur la base de ces études
préliminaires, il s’agira ensuite de proposer une implémentation GPU en s’attardant
tout particulièrement sur les aspects d’échantillonnage et de classification que l’on
retrouve dans le pipeline du rendu volumique direct, afin de prendre en compte toute
la complexité des données.
L’objectif principal de ce stage est de s’appuyer sur la base d’une implémentationexistante d’un algorithme de rendu volumique direct par lancer de rayon sur GPU,pour proposer une méthode de visualisation efficace, adaptée à des grilles nonlinéaires de polyèdres quelconques. L’efficacité recherchée se traduit aussi bien enterme de performance que de qualité de rendu. Nous chercherons à produire uneévaluation mesurant ces deux critères d’efficacité et ainsi proposer une solution raisonnablement rapide tout en conservant les détails des données.
Afin de répondre à cet objectif, il sera premièrement nécessaire de prendreconnaissance de l’algorithme de rendu déjà en place (implémenté en C++,OpenGL/GLSL) d’une part, et d’étudier la bibliographie sur les méthodes devisualisation de grilles non-structurés d’autre part. Sur la base de ces étudespréliminaires, il s’agira ensuite de proposer une implémentation GPU en s’attardanttout particulièrement sur les aspects d’échantillonnage et de classification que l’onretrouve dans le pipeline du rendu volumique direct, afin de prendre en compte toute la complexité des données.
**Réferences** :
[1] G. Marmitt, H. Friedrich, and P. Slusallek. Interactive Volume Rendering with Ray Tracing. In
......@@ -66,4 +34,4 @@ Sampling of Unstructured Volumes Using Hardware Accelerated Ray Tracing », arXi
Elements », Computer Graphics Forum, vol. 29, n o 2, p. 337-346, 2010, doi: 10.1111/j.1467-
8659.2009.01603.x.
[5] J. Sarton, N. Courilleau, Y. Remion, et L. Lucas, « Interactive Visualization and On-Demand
Processing of Large Volume Data: A Fully GPU-Based Out-of-Core Approach », IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 26, n o 10, p. 3008-3021, oct. 2020
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Processing of Large Volume Data: A Fully GPU-Based Out-of-Core Approach », IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 26, n o 10, p. 3008-3021, oct. 2020
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