Acclration du Rendu Volumique base sur la Quantification des Voxels

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Accélération du Rendu Volumique basée sur la
Quantification des Voxels

• Nicolas CORTEZ
• Carine MODOLO

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Les points abordés

• Quest-ce que le rendu volumique?
• Lexistant et ses lacunes
• Une solution pour laccélération du rendu
  volumique la quantification des voxels.
• Comparaison avec les autres techniques.

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Le rendu volumique (1/2)

• Assez récent
• But visualiser des objets 3D volumiques
• Hardware / Software
• Algorithmes basés image / objet

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Le rendu volumique (2/2)
Algorithmes basés image

• accès simple et rapide aux données
• ? un même voxel peut être parcouru aucune ou
  plusieurs fois

Algorithmes basés objets
les voxels sont parcourus une et une seule
fois ? fort coût de calcul lors du processus de
projection
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Lexistant et ses lacunes

• " shear-warp "
• " splatting " 
• Spécificités matérielles
• Saturation de la bande passante de la mémoire
• Coût de létape de projection des voxels

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Quantification des voxels (1/2)
Principe de base

• Utilisation de tables de données prétraitées
• Que signifie  quantifier un voxel ?
• Létape de projection

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Quantification des voxels (2/2)
Accélération de létape de projection

• Restriction à une projection orthographique
• Regroupement des voxels en classes avec un
  minimum derreurs
• Pré-traitement possible des voxels quantifiés

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Projection des voxels (1/4)
projection dun voxel copie translatée dune
forme hexagonale
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Projection des voxels (2/4)
Mise en uvre de lalgorithme (1/2)

• La projection du centre du voxel donne des
  informations sur les translations nécessaires
• Création dune liste de pixels
• Le centre C ne tombe pas forcément sur un pixel

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Projection des voxels (3/4)
Mise en uvre de lalgorithme (2/2)

• Pré-calcul dun tableau pour chaque case de la
  grille
• Pré-calcul de la projection des vecteurs
  unitaires de déplacement

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Projection des voxels (4/4)
Optimisations pour limplémentation

• But temps réel
• Diminuer la taille des tables pour les faire
  rentrer dans le cache
• Optimiser ladressage mémoire

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Application au Splatting

• Adaptation du principe de lalgorithme précédent
  à la technique du  splatting 
• Amélioration des temps dexécution ? rendu
  interactif

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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)
?
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Visualisation dIsosurfaces avec des Cubes
Paramétriques (1/5)

• Continuité C1 au niveau des surfaces
• Meilleure qualité de rendu
• Conservation dun rendu interactif

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Visualisation dIsosurfaces avec des Cubes
Paramétriques (2/5)
Une idée du principe en 1D
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Visualisation dIsosurfaces avec des Cubes
Paramétriques (3/5)
Le principe

• Définition dune fonction paramétrique pour
  chaque voxel que lon souhaite traiter  cube
  paramétrique 
• Application de cette fonction sur les pixels de
  limage 2D

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Visualisation dIsosurfaces avec des Cubes
Paramétriques (4/5)
Utilisation dun Min-Max Octree

• Recherche accélérée disosurfaces
• Chaque case de loctree contient une valeur min
  et une valeur max pour la zone de voxels quelle
  contient

?
?
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Visualisation dIsosurfaces avec des Cubes
Paramétriques (5/5)
Quelques résultats expérimentaux (1/3)
idéal
cubes paramétriques
lancé de rayons
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Visualisation dIsosurfaces avec des Cubes
Paramétriques (5/5)
Quelques résultats expérimentaux (2/3)
cubes paramétriques lancé de
rayons
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Visualisation dIsosurfaces avec des Cubes
Paramétriques (5/5)
Quelques résultats expérimentaux (3/3)
cubes paramétriques lancé de
rayons
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Conclusion

• Effectuer une quantification avant létape de
  projection permet un gain de temps de rendu non
  négligeable.
• Lutilisation de cubes paramétriques permet en
  plus daméliorer la qualité des images générées.

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Bibliographie

• Accelerating 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)