Éclairage pour visualisation volumique haute-performance
Institution:
StrasbourgDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Direct volume rendering allows the visualization of scalar volume data. This technique aims at helping the analysis of the different features in datasets by giving them optical properties (color, opacity) using a transfer function. Adding lighting to direct volume rendering allows to bring additional and important visual cues for data analysis. Indeed, lighting plays a fundamental role in the way we perceive our environment, because it helps evaluating the relative positions and shapes of objects surrounding us. In this thesis, we introduce different techniques improving the integration and the use of lighting methods in direct volume rendering. We first propose a nonlinear interpolation method for the gradient. It allows to numerically improve the integration of gradient based lighting methods in the context of direct volume rendering. We then put the focus on a specific lighting method : ambient occlusion. By introducing a feature separation in the pre-computation step, we improve the perception of internal features by improving picture contrast. In order to reduce the pre-computation times induced by this method, we parallelize it on a multi-GPU architecture while integrating load balancing mechanisms and relying on two data repartition strategies : static and dynamic.
Abstract FR:
Le rendu volumique direct est une technique permettant la visualisation de données volumiques scalaires. L’objectif de cette technique est de permettre l’analyse des structures présentes dans ces données en leur associant des propriétés optiques (couleur, opacité) avec l’aide d’une fonction de transfert. L’ajout d’éclairage au rendu volumique direct permet d’apporter des indices visuels supplémentaires pour l’analyse des données. En effet, l’éclairage joue un rôle fondamental dans la manière dont nous percevons notre environnement, car il permet d’évaluer le positionnement et la forme des objets qui nous entourent. Nous présentons dans cette thèse différentes techniques permettant d’améliorer l’intégration et l’utilisation d’éclairage dans le rendu volumique direct. Nous proposons ainsi une méthode d’interpolation non-linéaire qui permet d’améliorer la précision numérique des méthodes d’éclairage basées sur une normale dans le contexte du rendu volumique direct pré-intégré. Dans un second temps, nous nous intéressons à une technique d’éclairage spécifique : l’ambient occlusion (ou occultation ambiante en français). Nous introduisons pour celle-ci un découpage en structures qui permet d’améliorer la perception des structures internes en améliorant le contraste dans l’image finale. Afin de réduire les temps de pré-calcul inhérents à cette méthode, nous la parallélisons sur une architecture multi-GPU, en intégrant la gestion de l’équilibrage de charge et s’appuyant sur deux approches différentes de répartition : statique et dynamique.