Occultation ambiante basée sur l'échantillonnage préférentiel multiple pour la génération des ombres douces en temps réel

Abstract

L’occultation ambiante dans l’espace écran est considérée comme une technique de rendu en temps réel dans le domaine de l’approximation de l’illumination globale. Son objectif principal est la génération des images visuellement correctes, imitant le plus possible l'apparence des objets dans le monde physique. Bien qu’elle nous permette de visualiser les détails de la scène 3D via les ombres douces, elle exige souvent un nombre important d'échantillons par pixel, ce qui limite son utilisation spécialement dans les applications basées sur le changement interactif de la scène virtuelle. Le travail de cette thèse s’inscrit dans ce contexte, et propose une nouvelle technique approximative pour accélérer la création des ombres douces en temps réel dans l'algorithme d’illumination globale. Deux contributions ont ainsi été développées : La première consiste à générer des ombres douces physiquement correctes qui peuvent être appliquées dans le rendu temps réel. Pour cela nous suggérons d’utiliser de multiples filtres PCF implémentés sur le GPU pour réduire davantage le nombre d’échantillons de la source de lumière surfacique, ce qui permet d'éviter les artefacts visuels et de diminuer le coût de calculs causés par la création de carte d’ombre. La deuxième est basée sur la méthode de l’occultation ambiante dans l’espace écran (Screen-Space Ambient Occlusion (SSAO)). Nous avons remarqué que les algorithmes actuels souffrent de difficultés liées au grand nombre d'échantillons, pour cela, nous proposons une amélioration du SSAO en l'intégrant à une technique d'échantillonnage préférentiel multiple (Multiple Importance Sampling) qui combine une méthode d'échantillonnage stratifié avec une méthode d'échantillonnage par d'importance, permettant de réduire le nombre d'échantillons. L'évaluation expérimentale démontre que nos techniques peuvent produire des images de haute qualité en temps réel et sont significativement plus rapides que les techniques traditionnelles.