Raymarching Research

🔬 Contexte

Ce projet de recherche, intitulé 3D Visualisation of Molten Glass using Raymarching Technique, a été réalisé en collaboration avec le LORIA (Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications) dans le cadre du programme GPU Option – ISART Digital.

L’objectif était de concevoir un moteur de rendu temps réel capable de simuler le comportement visuel du verre en fusion sans recourir à une géométrie explicite. Le projet s’inscrit dans une démarche de préservation des savoir-faire artisanaux et d’innovation technologique, visant à fournir un outil immersif pour la formation à la verrerie en réalité augmentée.

🧩 Mon travail

• 💡 Raymarching et rendu implicite :
  Développement complet du pipeline de raymarching sous Vulkan, basé sur des Signed Distance Functions (SDF) pour représenter des surfaces implicites déformables (sphères, tori, métaballes). Implémentation du blending entre surfaces pour reproduire la fusion organique du verre fondu et de son comportement visuel fluide.
• 🌫️ Transparence et réfraction :
  Intégration d’un modèle de transmission et d’absorption lumineuse simulant la translucidité du verre. Application d’effets de réflexion, refraction et atténuation lumineuse dépendant de l’indice de réfraction, permettant d’obtenir une apparence visuelle réaliste et dynamique.
• ⚙️ Optimisation GPU :
  Migration du pipeline depuis les fragment shaders vers les compute shaders pour un contrôle direct du calcul parallèle et une meilleure gestion mémoire. Amélioration des performances via une partition spatiale hiérarchique (Binary Tree) pour accélérer les évaluations de distance et réduire le nombre de calculs par rayon.

🚀 Résultats et perspectives

Le moteur permet aujourd’hui de visualiser en temps réel des surfaces implicites semi-transparentes avec un éclairage Phong + Fresnel réaliste. Le passage aux compute shaders a amélioré les performances GPU de manière significative, tout en préparant l’intégration future de données volumétriques ou de nuages de points 3D. Ce travail pose les bases d’une simulation de verre en fusion interactive, ouvrant la voie à des applications dans la formation artisanale et la recherche graphique avancée.

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