"! ( # $ Partie II: Fondements de l imagerie 3D "! " ! " Partie II: Fondements de l imagerie 3D. Partie II: Fondements de l imagerie 3D

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1 ) * ) # % +, -. * # ) 0) 1 # 1 % # % + ) *3 *3 5, # # : : : 8 ; # 9 : % # * - ;., ; 8 ; La vitesse de calcul d une image dépend du style graphique utilisé et de la complexité géométrique des scènes. 4 <

2 GPU Bus 16364bits Vidéo Carte graphique CPU Carte mère Périphériques: Disque dur, USB, carte son, etc. = 00* 8:?;3 %* 84@ : ; 8@ :4<@ ; * A3 > %* *B>C 8 * ; A * B>C 8 D 5 ;3 BBC:B4# 8. ;. # #.*3 BB4 ADα:-85;3 BB># 8E;3 CCC 6:78* ;3 CC 8:A - D3 3#;3 CC### 8.C D DFB;3 #GCC@ D>D< A B # # A 6 : 7) 8<CH?A;3 -- D 08> -; 4 - D 8G@ ;3 + # - D - AD 8 -D * D D;3 D 84<@ ;3 C, 1 1DD -I* I DAD # CPU Driver GPU Vidéo

3 ,:-? +D :J? + -A0 :- * * A0* * :- GPU framebuffer Colorbuffers frontback) Vidéo Carte graphique ),. 0A 8DI; i=8 # 1 ) # % 0 A 8DI;)8KD; i=5 j= Ploti=8,j=,r=0.6,v=0,b=0) j= RECTi=5,j=,k=8,l=4, r=0.6,v=0,b=0) l=4 La CPU envoie la commande PLOT au driver qui traduit à la carte, qui modifie le pixel correspondant du color-buffer 4 k=8 La CPU envoie la commande RECT au driver qui traduit à la carte, qui modifie les pixels ligne par ligne. < -:- ** #1 :- D) * ++# # # I AA L * 5 #% Position du convertisseur La GPU dessine dans le color-buffer BACK alors que le convertisseur lit dans le color-buffer FRONT. Une fois les dessins finis les buffers sont échangés. = >

4 0 0 )* I AA M D? AA A )* I AA M D? AA A B C 0 0 )* I AA M D? AA A )* I AA M D? AA A -. A AA * 8 A ) A) %#. I)J A L t=0 t=0.5 t=1

5 : 5 D : D ; K I - 4 < NA >C 8.D%%; 6 * *.DD *I *. O 5 A 1 # I D )A ) = > I * 51 I * 1A 8DDD; = Ce calcul revient à faire 4 fois un produit scalaire. Les cartes graphiques optimisent ce calcul par le biais du parallélisme et de la gestion de pipelines. B Pour dessiner un polyèdre en mode filaire, on trace tous les polygones du polyèdre en mode filaire. Un polygone est tracé en mode filaire en dessinant toutes ses arêtes rectilignes. Pour faire un tracé de polyèdre, la carte propose deux commandes: une commande PERSPECTIVE: elle permet de définir la perspective la matrice en fonction des paramètres de projection) Une commande POLYGONE: elle permet de tracer un polygone en donnant les coordonnées 3D des sommets. C 4

6 51 5 *J 1)A * 8 ; La CPU envoie les commandes PERSPECTIVE et POLYGONE au driver qui traduit à la carte, qui applique la transformation aux sommets puis dessine les lignes concernés. La carte graphique élimine dans le polygone les parties à l extérieur du rectangle de l écran: c est le clipping. La carte remplace un polygone par un autre ici un triangle par un quadrilatère) % J 51D 5 : % 5 51D * J * 5 P:0 I :-D) :-D- 9+* P:- ) A P 8 ; P:0 P:- D P8 ; P- P-D :- P GPU framebuffer Colorbuffers frontback) Z-buffer Vidéo Carte graphique 4 < <

7 P P P:D P P:0 P 8 D ; :- = > * D R. 7 A5 ; # * 5 ; - 1 * : Q 1 On peut également définir un spot qui est une combinaison des deux. B C Q * 5, 1 -I # 9 # 5 * 5 * C ; D ) 5 9 # α 1 8 Plus le polygone est «face» à la source, plus il reçoit de lumière le produit scalaire vaut 1). Plus le polygone est rasant par rapport à la source, moins il reçoit de lumière le produit scalaire vaut 0). * T * ) ;3 5 * 8 #; # S 1 D 3 ; =

8 *P:- -I I. DJ -1 -I -ID - * -II1 α:- α:-.i 1 ) 5 αd * : ; D 5 DQ :-D+ U - S8:; 4 < α:- I :-D-+ - GPU framebuffer Colorbuffers frontback) Z-buffer Vidéo = stencil-buffer Carte graphique > >

9 ) 8AD5D?; 8DI; VCDW *) R *VCDW 8AD5D?; 8DI; ##* <* 1 1D 8 ; D *) D ** <* A 1 3 B 4C? * AD ) 51 A8D*;,8DI; 1J -,8DI;D5 DAD 4 A A,8DI; J-) *1D,8DI; - A8, K 8DI;;- 8< ; GPU framebuffer Colorbuffers frontback) Z-buffer stencil-buffer textures F1i,j) Fi,j) etc. Vidéo Carte graphique 4 * - ) ) 8AD5D?;,8DIDK; -* AD -) 8 ; -1-1,8DIDK; C X 4 B

10 #A * #9#,8DI;,8DIDK; * D - *, ) 0, VCDW Y0Z D 8#; *) # I * 9 18I)>;D 8 ;3 AD3-3,D 5 S S A3 # * J A8-; * A 1AA? 44 * D3 ) 18 ;3 5 *1AA D D3-3 T 4< R # α:- 8AD5D?D[; 8D*D-D; 8DDD; 8*AD*5D*?; P: : U8D; α: 8DID?;, A U, K 8;. framebuffer Colorbuffers frontback) stencil-buffer Z-buffer textures F1i,j) Fi,j) 4= 4>,18.-5;8 ;3. - #. *8 5; U 8I S Λ \ \ ; S I- - Λ- - * ) 1 -A V<W;3 1 *8]HD],,#%D \;3 8DPDD; 0,8].%]@#]]HD]]H;3 4B <C C

11 * *J,1 R 5* D CPU GPU Bus 16364bits Carte mère Vidéo Carte graphique Périphériques: Disque dur, USB, carte son, etc. 8UCC3^C\3SU; Y 08]%;3 8CDCDC;3 A 88;98C\;DC;3 8 8;\ 8-;D8;\ 8-;D8-;;3 A8AS\ 8;D5S\8;D?;3 8CDCDC;3 A 88S;98C\;DC;3 8 8S;\ 8-;D8S;\ 8-;D8-;;3 A8AS\ 8S;D5S\8S;D?;3 8CDCDC;3 8CCDCCDC;3 A 8C4DCC;3 A8AD5D?S;3 %8;3 Z < < : -. 3.#. 3.# * *AD D 1AAD P:D:D -D: * *AD D 1AA - *D P:D:D -D: Vertex Normal Couleurs Coord. textures Vertex Normal Couleurs Coord. textures Vertex Normal Couleurs Coord. textures Vertex Normal Couleurs Coord. textures < < ## 1. 3 # 8*A ;.# 8 ; *-5 D- DD*D*D*DDDD DD3-8 D*AD;D 8 ; *5 A 8A -; _D D[ # -*- : ] D]AD # * 8*.; <4 <<

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