Les graphes de sc`ene

Les graphes de sc` ene

Jean-Yves Didier

Universit´e d’Evry

24 mars 2010

Graphe de sc` ene 3D

Definition

Graphe de sc`ene : Organisation hi´erarchique des diff´erents

´el´ements composant une sc`ene 3D.

Natures diff´erentes

I Arbre de construction CSG ;

I Utilis´e par les logiciels de CAO (ex : SolidWorks, Catia, etc) ;

I Octrees (partition de l’espace en morceau de plus en plus petits) :

I la d´etection de collision ;

I la m´ethode des ´el`ements finis . . .

I Graphe de sc`eneVRML-like :

I C’est le plus classique !

Graphe de sc` ene VRML-like (1/2)

Caract´eristiques

I Repr´esent´e par un arbre (graphe orient´e acyclique) ;

I Contient :

I des ´el´ements g´eom´etriques,

I des propri´et´es de rendu,

I des param`etres cam´era,

I des param`etres d’illumination,

I des transformation g´eom´etriques.

Structure d’arbre Noeud racine

Arc

Noeud

Noeud de groupement

Feuille

(Noeud terminal)

Graphe de sc` ene VRML-like (2/2)

Effectuer le rendu d’un graphe de sc`ene

I Parcours, en profondeur d’abord, en largeur ensuite ;

I Au rendu est associ´e un´etat de parcours (traversal state) : un ensemble de propri´et´es utilis´ees pour effectuer le rendu ;

I La travers´ee de chaque noeud modifie cet´etat de parcours ;

I Cet ´etat est celui de l’automate pilotant le pipeline graphique.

I Les parents dans la hi´erarchie affectent le rendu des enfants.

Propri´et´es typiques d’un ´etat de parcours

I transformation g´eom´etrique et cam´era ;

I mod`eles d’illumination et lumi`eres ;

I style de dessin et mat´eriaux (material) ;

I listes de coordonn´ees et normales.

Exemple de graphe de sc` ene

Soleil

Rotation

Jupiter

Rotation

Ganym`ede Io

Terre

Rotation

Lune

Le noeud rotation :

En entr´ee : Sauve la matrice monde courante et la multiplie par une rotation ;

En sortie : Restaure la matrice monde pr´ec´edement sauvegard´ee.

Exemple de graphe de sc` ene

Soleil

Rotation

Jupiter

Rotation

Ganym`ede Io

Terre

Rotation

Lune

Lecture du graphe :

– DessinerSoleil ;

– Sauvegarder matrice et appliquer rotation ; – DessinerJupiter ;

– Sauvegarder matrice et appliquer rotation ; – DessinerGanym`ede ;

– DessinerIo; – Restaurer matrice ; – DessinerTerre;

– Sauvegarder matrice et appliquer rotation ; – DessinerLune;

– Restaurer matrice ; – Restaurer matrice ;

Les noeuds

Propri´et´es et champ

I Un noeud poss`ede des propri´et´es ;

I Dans la pratique, elles sont modifiables ;

I Ces propri´et´es sont appel´ees des champ.

Examples

Sphere : Rayon ;

Couleur : Rouge, Vert, Bleu ;

Boite : Largeur, Longeur, Hauteur ; Rotation : Axe de rotation, Angle.

Les graphes de sc` ene dynamiques (1/2)

D´efinition

Lesgraphes de sc`ene dynamiques sont des graphes de sc`ene dont les noeuds voient leurs champs modifi´es en cours d’ex´ecution.

Les routes

Lesroutes repr´esentent un m´ecanisme de propagation de valeurs de noeuds `a noeuds. Les routes repr´esentent des flux de donn´eesau sein de l’application.

Les graphes de sc` ene dynamiques (2/2)

Les sources des flux

Les sources de flux g´en´erent des donn´ees de mani`ere dynamiques au cours de l’ex´ecution du programme. Leur nature est diverse :

I Fonctions derappel (callback) ;

I Scripts ;

I Pilotes de capteurs interfac´es avec le graphe de sc`ene ;

I Ev`enements de l’interface graphique ;

I Noeud particuliers enginesou Noeud + un des ´el´ements pr´ec´edents ;

Exploitation des graphes de sc` ene

Modeleurs

Les modeleurs servent `a cr´eer des graphes de sc`enes :

I 3DS Max (propri´etaire) ;

I Blender (libre).

Biblioth`eques

I Inventor(propri´etaire ou libre suivant impl´ementations) ;

I OpenSceneGraph (libre) ;

I OGRE (libre) . . .

Environnement de d´eveloppement 3D int´egr´e

I Virtools (propi´etaire).

Virtools et Inventor

Virtools

I Le graphe de sc`ene apparaˆıt dans Hierarchy manager ;

I Le comportement dynamique est r´ealis´e `a l’aide de scripts (Schematic) ;

I Les scripts sont des assemblages debuilding blocks ;

I Le flux de donn´ees est ind´ependant de l’ordre de parcours du graphe de sc`ene.

Inventor

I Fais l’objet d’une pr´esentation compl`ete et s´epar´ee ;