Visualisation distante temps-réel de grands volumes de données
Résumé
Numerical simulations produce huger and huger meshes that can reach dozens of million tetrahedra. These datasets must be visually analyzed to understand the physical simulated phenomenon and draw conclusions. The computational power for scientific visualization of such datasets is often smaller than for numerical simulation. As a consequence, interactive exploration of massive meshes is barely achieved. In this document, we propose a new interactive method to interactively explore massive tetrahedral meshes with over forty million tetrahedra. This method is fully integrated into the simulation process, based on two meshes at different resolutions -- one fine mesh and one coarse mesh -- of the same simulation. A partition of the fine vertices is computed guided by the coarse mesh. It allows the on-the-fly extraction of a mesh, called \textit{biresolution}, mixed of the two initial resolutions as in usual multiresolution approaches. The extraction of such meshes is carried out into the main memory (CPU), the last generation of graphics cards (GPU) and with an out-of-core algorithm. They guarantee extraction rates never reached in previous work. To visualize the biresolution meshes, a new direct volume rendering (DVR) algorithm is fully implemented into graphics cards. Approximations can be performed and are evaluated in order to guarantee an interactive rendering of any biresolution meshes.
La simulation numérique génère des maillages de plus en plus gros pouvant atteindre plusieurs dizaines de millions de tétraèdres. Ces ensembles doivent être visuellement analysés afin d'acquérir des connaissances relatives aux données physiques simulées pour l'élaboration de conclusions. Les capacités de calcul utilisées pour la visualisation scientifique de telles données sont souvent inférieures à celles mises en oeuvre pour les simulations numériques. L'exploration visuelle de ces ensembles massifs est ainsi difficilement interactive sur les stations de travail usuelles. Au sein de ce mémoire, nous proposons une nouvelle approche interactive pour l'exploration visuelle de maillages tétraédriques massifs pouvant atteindre plus de quarante millions de cellules. Elle s'inscrit pleinement dans le procédé de génération des simulations numériques, reposant sur deux maillages à résolution différente -- un fin et un grossier -- d'une même simulation. Une partition des sommets fins est extraite guidée par le maillage grossier permettant la reconstruction à la volée d'un maillage dit birésolution, mélange des deux résolutions initiales, à l'instar des méthodes multirésolution usuelles. L'implantation de cette extraction est détaillée au sein d'un processeur central, des nouvelles générations de cartes graphiques et en mémoire externe. Elles permettent d'obtenir des taux d'extraction inégalés par les précédentes approches. Afin de visualiser ce maillage, un nouvel algorithme de rendu volumique direct implanté entièrement sur carte graphique est proposé. Un certain nombre d'approximations sont réalisées et évaluées afin de garantir un affichage interactif des maillages birésolution.
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