Accélération du Rendu Volumique basée sur la Quantification des Voxels

Nicolas CORTEZ

Carine MODOLO

Les points abordés:Qu’est-ce que le rendu volumique?L’existant et ses lacunes…Une solution pour l’accélération du

rendu volumique: la quantification des voxels.

Comparaison avec les autres techniques.

Le rendu volumique (1/2)Assez récentBut: visualiser des objets 3D volumiquesHardware / SoftwareAlgorithmes basés image / objet

Le rendu volumique (2/2)Algorithmes basés image :

Algorithmes basés objets :

+ accès simple et rapide aux données

un même voxel peut être parcouru aucune ou plusieurs fois

+ les voxels sont parcourus une et une seule fois

fort coût de calcul lors du processus de projection

L’existant et ses lacunes…

" shear-warp " " splatting "  …

Spécificités matérielles Saturation de la bande passante de la

mémoire Coût de l’étape de projection des voxels

Quantification des voxels (1/2)

Utilisation de tables de données prétraitées

Que signifie « quantifier un voxel »?L’étape de projection…

Principe de base:

Quantification des voxels (2/2)

Restriction à une projection orthographique

Regroupement des voxels en classes avec un minimum d’erreurs

Pré-traitement possible des voxels quantifiés

Accélération de l’étape de projection:

Projection des voxels (1/4)

projection d’un voxel

=

copie translatée d’une forme hexagonale

Projection des voxels (2/4)

La projection du centre du voxel donne des informations sur les translations nécessaires

Création d’une liste de pixels Le centre C ne tombe pas forcément sur un

pixel

Mise en œuvre de l’algorithme (1/2):

Projection des voxels (3/4)

Pré-calcul d’un tableau pour chaque case de la grille

Pré-calcul de la projection des vecteurs unitaires de déplacement

Mise en œuvre de l’algorithme (2/2):

Projection des voxels (4/4)

Optimisations pour l’implémentation :

But: temps réelDiminuer la taille des tables pour

les faire rentrer dans le cacheOptimiser l’adressage mémoire

Application au Splatting

Adaptation du principe de l’algorithme précédent à la technique du « splatting »

Amélioration des temps d’exécution rendu interactif

Accélération du rendu volumique avec des voxels quantifiés

Comparaison avec le splatting:

quantification des voxels avant la

phase de projection

(0.95 sec)

splatting

(3.6 sec)

Visualisation d’Isosurfaces avec des Cubes Paramétriques (1/5)

Continuité C1 au niveau des surfacesMeilleure qualité de renduConservation d’un rendu interactif

Visualisation d’Isosurfaces avec des Cubes Paramétriques (2/5)

Une idée du principe en 1D:

Visualisation d’Isosurfaces avec des Cubes Paramétriques (3/5)

Définition d’une fonction paramétrique pour chaque voxel que l’on souhaite traiter: « cube paramétrique »

Application de cette fonction sur les pixels de l’image 2D

Le principe:

Visualisation d’Isosurfaces avec des Cubes Paramétriques (4/5)

Recherche accélérée d’isosurfaces Chaque case de l’octree contient une

valeur min et une valeur max pour la zone de voxels qu’elle contient

Utilisation d’un Min-Max Octree:

Visualisation d’Isosurfaces avec des Cubes Paramétriques (5/5)

Quelques résultats expérimentaux (1/3):

idéal cubes paramétriques lancé de rayons

Visualisation d’Isosurfaces avec des Cubes Paramétriques (5/5)Quelques résultats expérimentaux (2/3):

cubes paramétriques lancé de rayons

Visualisation d’Isosurfaces avec des Cubes Paramétriques (5/5)Quelques résultats expérimentaux (3/3):

cubes paramétriques lancé de rayons

ConclusionEffectuer une quantification avant

l’étape de projection permet un gain de temps de rendu non négligeable.

L’utilisation de cubes paramétriques permet en plus d’améliorer la qualité des images générées.

BibliographieAccelerating Volume Rendering With

Quantized Voxels (2000)Visualization of Isosurfaces with

Parametric Cubes (2001)

(B. Mora, J.P. Jessel, R. Caubet,

Institut de Recherche en Informatique de Toulouse IRIT)