Algorithmes de la morphologie mathématique pour - Pastel - HAL

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Algorithmes de la morphologie mathématique pour les architectures orientées fluxJaromír BRAMBORApplicationGPPFrontière GPP-GPUAPI(DirectX ou OpenGL)3D API commandes et donnéesCommandes et le flux des données pour le GPUInterprétationdes commandesdans le GPUFlux des vertexGPUUnité de gestion du GPU(configuration des blocs du pipeline graphique)Programme,paramètres globauxContrôlePolygones, lignes, pointsContrôleVertex transformésFragments rastérisésProgramme,paramètres globauxFragments transformésVertexprocesseurAssemblagedes primitivesRastérisationet interpolationFragmentprocesseurVertex texturesÉchantillonnageFragment texturesÉchantillonnageMémoire(textures, buffers, listes des vertex)ContrôleRasteropérationsPixelsConfigurationdu frame bufferFrame bufferRender buffersSortie vidéoFIG. 3.18 : Schéma des blocs du pipeline graphique52
Jaromír BRAMBOR3.4. MODÈLE STREAM DU CALCUL ET LES ARCHITECTURES ASSOCIÉESpeut être divisé en triangles), soit pour approximer une forme complexe en formes plus simples (commeune courbe spline peut être approximée par plusieurs lignes droites).Les formes de base sont décrites par leur type (point, ligne, etc.) et par un ensemble de points del’espace 3D que nous appelons les vertex. Un vertex est une structure complexe et elle peut contenir plusd’informations que seulement les coordonnées dans l’espace ; notamment l’information sur la couleur,sur les index pointant dans les textures où même davantage d’informations spécifiques au calcul effectué.Une telle commande graphique est passée, utilisant un des interfaces API, au processeur graphique.3.4.5.3 Fonctionnement du pipeline graphiqueLe fonctionnement de base d’un pipeline graphique programmable est le suivant. Toutes les donnéessont traitées en tant que flux. Tout d’abord, un programme que nous appelons vertex programme estappliqué sur tous les vertex d’entrée. Ce traitement correspond sur la fig. 3.18, page 52, au bloc vertexprocessor, aussi appelé par le terme anglais vertex shader. Selon le paradigme stream de traitementdes données, le même programme est appliqué sur tous les vertex. Ce programme réagit localementet son exécution sur un vertex est donc indépendante de l’exécution sur d’autres vertex. Il dispose desparamètres globaux pour la lecture mais il ne peut pas les modifier et il ne peut écrire non plus de valeurquelconque dans une mémoire commune. En effet, il ne peut que modifier les valeurs des propriétésdu vertex qu’il traite. Il est donc impossible de créer de nouveaux vertex, d’avoir une variable globalepartagée modifiable par tous les vertex ou d’influencer l’exécution d’autres vertex. En revanche, nouspouvons accéder aux données globales stockées dans la mémoire comme textures en utilisant le processusd’échantillonnage des textures.Les vertex traités passent le long du pipeline dans l’unité suivante, l’unité d’assemblage des primitives.Cette unité se charge de l’extraction des primitives graphiques de base (décrites par la commandegraphique) et de tous leurs descripteurs à partir du flux des vertex. Il s’agit, en effet, du décodage desformes de base à partir de la commande graphique que nous avons passée au GPU. Cette unité prépareles primitives géométriques pour l’étape suivante du pipeline – la digitalisation de cette forme.La digitalisation est décrite sur la fig. 3.18 comme bloc Rastérisation et interpolation, qui se chargede la création des fragments. Les fragments sont la représentation digitale d’une forme dans un espace3D digital. La façon exacte dont on dérive les fragments à partir de cette forme est dépendante desparamètres du modèle de projection que nous avons choisi et des dimensions de notre framebuffer quenous pouvons imaginer, d’une manière simplifiée, comme une surface digitale destinée au rendu de notremodèle 3D.Soulignons la différence entre les fragments et les pixels. Les pixels sont les points de l’espace digital2D dont la valeur est la couleur. Les fragments sont des structures beaucoup plus riches dans leur contenu,on qualifie un fragment comme un prototype d’un pixel. La première différence est dans le fait qu’unfragment est décrit par les coordonnées 3D ; simplement dit, un fragment possède d’une information surla profondeur. Cela donne la possibilité d’avoir dans le pipeline plusieurs fragments de la même position2D qui diffèrent dans leur profondeur. Et surtout, un fragment peut contenir davantage d’informationsqu’un pixel. En revanche, un pixel nous sert comme une structure pour les données qui sont inscrites àla fin du traitement dans le framebuffer, il contient une position 2D fixée et n’a plus d’information sur laprofondeur. Dans les algorithmes classiques de synthèse des images, il n’y a qu’un pixel qui est générépour une coordonnée donnée 1 .Les informations que nous plaçons dans les fragments sont obtenues à partir des vertex. Puisqu’uneforme géométrique est décrite, dans la plupart des cas, par moins de vertex qu’il n’y a de fragmentsdérivés de cette forme, nous sommes obligés de distribuer l’information des vertex vers les fragments.On utilise avec succès l’interpolation des valeurs des paramètres à partir de plusieurs vertex (2, 3, voirplus) pour cette distribution. Cette approche est largement utilisée pour obtenir la position d’un fragment1Avec l’exception d’un traitement des points comme des point-sprites qui peuvent générer plusieurs fragments et ensuiteplusieurs pixels pour une seule coordonnée 2D53
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