Multiscale Shaders for the Efficient Realistic Rendering of Pine-Trees

Alexandre Meyer (1) , Fabrice Neyret (1)

1 iMAGIS - Models, Algorithms and Geometry for Computer Generated Image Graphics

The frame of our work is the efficient realistic rendering of scenes containing a huge amount of data for which an a priori knowledge is available. In this paper, we present a new model able to render forests of pine-trees\ fficiently in ray-tracing and free of aliasing. This model is based on three scales of shaders representing the geometry (i.e. needles) that is smaller than a pixel size. These shaders are computed by analytically integrating the illumination reflected by this geometry using the a priori knowledge. They include the effects of local illumination, shadows and opacity within the concerned volume of data.

Ce papier présente une méthode permettant d'accélérer le rendu réaliste en ray-tracing des scènes de forêt de conifères (facteur 8 par rapport à Rayshade sur un de nos exemple). Comme pour beaucoup de matériaux complexes (cheveux, fourrure, étoffes, cristaux), les aiguilles de conifère interviennent dans illumination de l'arbre même quand leur petite taille les rend géométriquement négligeables. Les pproches des niveaux de détail consistant à remplacer plusieurs petites entités par une seule grosse détruisent donc de l'information utile. Il ne faut donc pas perdre la contribution de chaque aiguille, mais en même temps on ne peut se permettre de traitrer individuellement les milliards d'aiguilles de la scène, ce qui entrainerait un temps de calcul rédibitoire et un aliasing considérable. Notre approche consiste à dériver des fonctions de réflectance, ou shaders, qui intègrent analytiquement les contributions lumineuses (reflets, ombres, opacité) d'un paquet d'aiguilles. En fonction de la distance, ce 'paquet' est constitué d'une aiguille, d'un cone d'aiguilles, ou de tout une touffe. L'intégration analytique est possible -avec quelques approximations- parceque l'on dispose d'information a priori sur l'objet (ici, la forme et la distribution des aiguilles de pin). Cette approche peut donc se généraliser aux divers objets complexes pour lesquels on dispose d'information a priori forte.

Mots clés: Shaders; levels of details; natural scenes; raytracing

Domaines: Synthèse d'image et réalité virtuelle [cs.GR]

Alexandre Meyer, Fabrice Neyret. Multiscale Shaders for the Efficient Realistic Rendering of Pine-Trees. Graphics Interface, Canadian Information Processing Society, May 2000, Montréal, Canada. pp.137--144. ⟨inria-00537508⟩