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La tessellation DirectX 11 : définition et intérêt Les rumeurs sur DirectX 11 allant bon train dernièrement, vous avez certainement entendu dire beaucoup de choses sur l'une de ses principales nouvelles fonctionnalités : la tessellation. Question concept, la tessellation est relativement simple : vous prenez un polygone et vous le décomposez en morceaux plus petits. Pourquoi, alors, est-ce si intéressant? Et qu'est-ce que cela peut apporter aux jeux? Sous sa forme la plus basique, la tessellation consiste à décomposer des polygones en morceaux plus petits.

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La tessellation DirectX 11 : définition et intérêt Les rumeurs sur DirectX 11 allant bon train dernièrement, vous avez certainement entendu dire beaucoup de choses sur l'une de ses principales nouvelles fonctionnalités : la tessellation.

Question concept, la tessellation est relativement simple : vous prenez un polygone et vous le décomposez en morceaux plus petits. Pourquoi, alors, est-ce si intéressant? Et qu'est-ce que cela peut apporter aux jeux? Sous sa forme la plus basique, la tessellation consiste à décomposer des polygones en morceaux plus petits. En soi, la tessellation fait peu pour améliorer le réalisme. Par exemple, dans un jeu, le fait qu'un carré soit rendu sous la forme de deux ou de deux mille triangles n'a pas vraiment d'importance car la tessellation n'améliore le réalisme que si les nouveaux triangles sont utilisés pour ajouter de nouvelles informations.

Lorsqu'une displacement map ici à gauche est appliquée sur une surface plate, la surface obtenue à droite permet d'exprimer les informations de hauteur contenues dans la displacement map d'origine. La manière la plus simple et la plus répandue permettant d'ajouter des détails à ces nouveaux triangles est une technique appelée le displacement mapping.

Lorsqu'on l'applique sur une surface, les vertex de surface peuvent ainsi être étirés vers le haut ou vers le bas selon les informations de hauteur relatives.

Par exemple, un infographiste peut ainsi utiliser une dalle de marbre puis étirer ses vertex afin de lui donner du volume et par exemple créer une sculpture. Une autre technique très répandue consiste à appliquer les displacement maps sur des éléments de terrain pour créer des cratères, des canyons et des crêtes. Comme la tessellation, le displacement mapping n'est pas une nouveauté mais il ne suscitait encore que peu d'intérêt. La raison de cet accueil maussade était simple : pour que le displacement mapping soit efficace, il faut que la surface à laquelle il est appliqué soit composée d'un grand nombre de vertex.

Pour en revenir à l'exemple du marbre sculpté, si notre bloc est composé de huit vertex, aucune quantité de déplacement relatif entre ces vertex ne permettra jamais d'obtenir un dragon en relief. Il n'est possible de former un relief détaillé que si le nombre de vertex du mesh de base est suffisant pour dessiner la forme voulue. En bref, le displacement mapping a besoin de la tessellation et vice versa.

DirectX 11 réunit la tessellation et le displacement mapping pour la plus grande joie des développeurs qui sautent le pas avec bonheur. Des jeux populaires comme Alien vs. Predator et Metro utilisent la tessellation pour produire des modèles à l'apparence harmonieuse, et des développeurs comme ceux de Valve et id Software ont réalisé des travaux prometteurs en appliquant ces techniques sur des personnages préexistants.

Une fois la tessellation appliquée sur un modèle brut à gauche , on obtient un modèle lisse au milieu. Après l'application du displacement mapping à droite , le personnage atteint un niveau de détail saisissant. Nous allons examiner quatre exemples. Du bump mapping irréprochable Sous sa forme la plus basique, le displacement mapping peut être utilisé comme un substitut pour des techniques de bump mapping existantes. Les techniques actuelles comme le normal mapping permettent de créer l'illusion de surfaces bosselées grâce à un meilleur pixel shading.

Toutes ces techniques ne fonctionnent que dans des cas bien précis et, quand elles fonctionnent, ne sont que partiellement convaincantes. Prenons le cas du parallax occlusion mapping, une forme très avancée de bump mapping. Bien que cette technique produise l'illusion de superpositions géométriques, elle ne fonctionne que sur des surfaces planes et à l'intérieur de l'objet voir image ci-dessus.

Le vrai displacement mapping ne présente quant à lui aucun de ces problèmes et donne des résultats précis sous toutes les perspectives. Des personnages plus lisses PN-Triangles permet d'automatiser le lissage des personnages sans l'intervention d'un artiste. Le réalisme de la géométrie et des éclairages est ainsi amélioré.

Les autres partenaires naturels de la tessellation sont les algorithmes de raffinement. Un algorithme de raffinement part d'un modèle brut pour créer, avec l'aide la tessellation, un modèle d'aspect plus lisse.

Un exemple populaire est celui de PN-Triangles aussi appelés N-patches. L'algorithme PN-Triangles convertit les modèles en basse résolution en surfaces arrondies qui sont ensuite redessinées sous la forme d'un mesh de triangles finement tessellés.

La plupart des artefacts visuels avec lesquels nous sommes obligés de composer dans les jeux actuels les articulations en blocs des personnages, les roues de véhicule au look polygonal et les traits de visage plutôt grossiers peuvent être éliminés avec ces algorithmes. Par exemple, PN-Triangles est utilisé dans Stalker: Call of Pripyat pour produire des personnages plus fluides qui semblent plus naturels. Un niveau de détail optimisé Dans les jeux offrant de grands environnements ouverts, vous avez sans doute remarqué que les objets distants semblent surgir et disparaître brusquement.

C'est dû au fait que le moteur du jeu bascule d'un niveau de détail à l'autre LOD pour garder la charge de travail géométrique à carreau. Jusqu'à aujourd'hui, il n'était pas facile de faire varier le niveau de détail de manière continue car cela exigeait de conserver plusieurs versions d'un même modèle ou environnement.

La tessellation dynamique résout ce problème en permettant de faire varier le niveau de détail à la volée. Par exemple, lorsqu'un bâtiment distant apparaît pour la première fois, dix triangles peuvent suffire pour le rendu.

Plus vous vous rapprochez, plus les détails se voient et des triangles supplémentaires sont alors utilisés pour souligner les détails comme la fenêtre ou le toit. Quand vous atteignez enfin la porte, un millier de triangles se dédient au rendu de la seule poignée ancienne en laiton tandis que toutes les rainures sont méticuleusement sculptées grâce au displacement mapping.

Avec la tessellation dynamique le brusque surgissement des objets est éliminé et il devient possible d'augmenter progressivement le niveau de détail géométrique pratiquement sans limite. Un processus artistique rationnalisé Pour les développeurs, la tessellation augmente considérablement l'efficacité du pipeline de création de contenu. Plus précisément, nous voulons construire un modèle et en augmenter la qualité jusqu'à une qualité cinématographique… Inversement, nous voulons pouvoir diminuer de manière naturelle la qualité d'un élément pour répondre aux besoins de rendu en temps réel sur un système donné.

Les modèles de GPU traditionnels utilisent un seul moteur géométrique pour exécuter la tessellation. Cette approche est analogue aux premiers modèles de GPU qui utilisaient un seul pipeline de pixels pour exécuter les opérations de pixel shading.

Au vu de la façon dont les pipelines de pixels ont évolué d'une seule unité à une multitude d'unités parallèles afin de gagner en réalisme 3D, nous avons conçu dès le début notre architecture de tessellation pour qu'elle soit parallèle. Ces unités fonctionnent avec jusqu'à quatre moteurs de rastérisation parallèles pour transformer des triangles récemment tessellisés en un flux constant de pixels pour le shading.

Au final, les performances de tessellation sont révolutionnaires, avec jusqu'à 1,6 milliard de triangles par seconde en performances suivies. Conclusion Après des années de tâtonnements et d'erreurs, la tessellation devient enfin réalité sur PC. Des jeux époustouflants comme Metro prouvent déjà le potentiel de la tessellation.

Prochainement, la tessellation sera aussi cruciale et importante que le pixel shading. NVIDIA a pris conscience de l'importance de la tessellation et a accéléré ce processus de transition technologique en développant d'emblée une architecture de tessellation parallèle. Le résultat a pris forme avec la gamme de GPU GeForce GTX série , une véritable révolution en matière de réalisme géométrique et de performances de tessellation.

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Crysis 2 : DirectX 11 dispo le 27 juin

En complément de notre précédent dossier consacré aux performances de 45 cartes graphiques dans ce jeu , nous nous sommes bien entendu penchés sur le niveau de performances du nouveau mode de qualité "Ultra". L'occasion d'observer en détail l'utilisation qui a été faite de la tessellation, mais également de présenter à travers des visuels clairs les effets graphiques modernes. Un pack DX11 développé en partenariat avec Nvidia Crytek s'étant focalisé principalement sur le côté multi-plateforme de Crysis 2, et donc sur le support des consoles, la version PC a été quelque peu délaissée par rapport à ce dont le développeur nous avait habitué avec Far Cry puis avec Crysis premier du nom. Il faut dire que les consoles commencent à accuser un retard technologique de près 5 ans sur les cartes graphiques modernes. Certes elles peuvent être exploitées plus efficacement sans la lourdeur des APIs PC et peuvent se contenter de résolutions inférieures p , mais cela ne permet plus de compenser le gouffre qui s'est creusé, d'autant plus qu'elles ne supportent pas les dernières fonctionnalités telles que la tessellation programmable son utilisation est limitée sur la Xbox Tout cela ne fait pas les affaires d'AMD et de Nvidia qui peuvent avoir du mal à convaincre de l'intérêt de mettre à jour la carte graphique ou d'opter pour un modèle plus puissant si les jeux n'en ont pas besoin. Nvidia, relativement proche de Crytek depuis quelques années déjà et bien conscient de l'influence que peut avoir un titre majeur, a ainsi décidé de collaborer avec le développeur de manière à aider ou inciter celui-ci à proposer une mise à jour DirectX

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