Sujet de ma thèse
Thèse soutenue le 21 décembre 2006 à l'ESIEE devant un jury composé de :
| Mohamed Akil | Professeur à l'ESIEE | Directeur de thèse |
| Bernard Goossens | Professeur à l'Université de Perpignan | Rapporteur |
| Daniel Thalmann | Professeur à l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne | Rapporteur |
| Gilles Bertrand | Professeur à l'ESIEE | Examinateur |
| Philippe Fuchs | Professeur à l'École Nationale des Mines de Paris | Président du jury |
| Renaud Keriven | Professeur à l'École Nationale des Ponts et Chaussées | Examinateur |
| Gilles Roussel | Professeur à l'Université de Marne-la-Vallée | Examinateur |
| Patrick Sangouard | Professeur à l'ESIEE | Examinateur |
Spécification et Conception d'un système auto-stéréoscopique multi-vues pour l'affichage tri-dimensionnel
Résumé
Les images 3D sont actuellement en plein essor dans de nombreux domaines aussi variés que la médecine, les simulations physiques, la réalité virtuelle ou les jeux vidéos, mais également dans des domaines où les images de synthèse n'ont, à priori, pas une grande place, comme l'architecture, l'aménagement urbain ou la biologie moléculaire. Dans ces domaines, le fait de pouvoir afficher des images en relief permet de mieux appréhender le résultat affiché et d'en avoir une vision plus complète.
Il existe actuellement de nombreux systèmes permettant de percevoir des images en relief. Chacun a ses avantages et ses inconvénients. En particulier, beaucoup nécessitent de porter des dispositifs optiques (des lunettes, par exemple) pour percevoir l'image en relief. D'autres limitent la position de l'observateur à une certaine distance, ou nécessitent à l'observateur d'être détecté par le dispositif, ce qui limite le nombre d'observateurs possibles.
Nous avons apporté, au cours de cette thèse, des améliorations à un type particulier de ces systèmes : les systèmes d'affichage auto-stéréoscopique, permettant de cumuler les avantages pour l'observateur de tous les systèmes existants, sans en avoir les inconvénients.
Cette thèse présente donc le principe de ce système et en discute les avantages et inconvénients par rapport aux différents dispositifs d'affichage 3D existants.
Elle propose également une solution aux différents problèmes posés par ce principe, liés au nombre important de vues différentes à calculer : le temps nécessaire à calculer toutes ces vues, la taille mémoire nécessaire à les mémoriser avant affichage et le débit nécessaire pour les envoyer au dispositif d'affichage en moins d'un trentième de seconde, vitesse nécessaire à un affichage temps-réel. Cette solution consiste en un algorithme permettant de générer toutes les vues nécessaires à l'affichage en projetant les objets à afficher une seule fois et pas une fois pour chacune des vues. Les données étant générées sous forme de données 3D, les redondances présentes dans des vues différentes sont évitées, ce qui diminue la taille des données à mémoriser et, par conséquent le débit nécessaire pour les envoyer au dispositif d'affichage. Ces données peuvent ensuite être décodées très rapidement, afin de permettre un affichage de toutes les différentes vues suffisamment rapidement pour être affichées. De plus, cet algorithme est un algorithme de compression des images 3D sans perte, permettant de générer les vues avec la même qualité que si elles avaient été générées individuellement.
Enfin, cette thèse étudie la faisabilité technique d'un tel dispositif, en particulier en décrivant et en discutant l'implémentation de la partie codage de cet algorithme sur une architecture spécialisée à base de GPU. Cette architecture spécialisée se présente en deux parties : la première partie, formée par le GPU, traite les données 3D des objets à afficher (coordonnées, texture, éclairage...) et génère les voxels à afficher, puis les rassemble en blocs de voxels contigus, placés horizontalement et à la même distance de l'écran. La deuxième partie récupère ces blocs, les trie et termine la mise en forme des données avant de les envoyer au dispositif d'affichage.
Le manuscrit complet est disponible dans la section "publications".
