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9.0 KiB
TeX
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\part{Streaming de modèle 3D}
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Le but ultime de ce projet est de biaiser l'utilisateur avec les
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recommandations de sorte à être capable de prévoir ses déplacements futurs, et
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ainsi précharger les parties du modèle qui vont être vues. Cette section
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présente le travail qui a été réalisé dans le domaine du chargement de modèle.
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\paragraph{}
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Évidemment, cette partie est celle qui comment après la fin de la première
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partie : il faut nous seulement connaître l'influence des recommandations sur
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l'utilisateur, ensuite être capable de prévoir le comportement de
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l'utilisateur, et enfin s'en servir pour précharger les bonnes parties du
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modèles. Tout ceci n'étant pas encore possible, le travail qui a été fait est
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nettement plus simpliste : il n'y aura aucune prévision du comportement ici.
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\section*{Introduction}
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Notre problématique ici est de transférer des modèles 3D sur le réseau. Les
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modèles sont stockés sur le serveur au format \texttt{.obj} et sont constitués
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:
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\begin{itemize}
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\item des materiaux (\texttt{usemtl}) : cela définit le matériau utilisé
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pour les faces qui vont suivre
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\item de sommets (\emph{vertices}) : des points 3D
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\item de coordonnées de textures : des points en 2D qui référence un point
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d'une image
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\item de normales : des vecteurs en 3D
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\item de faces : une liste de 3 ou 4 sommets (représentés par leurs
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indices), avec éventuellement leurs coordonnées de textures et/ou
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normales
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\end{itemize}
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\paragraph{}
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La seule contrainte d'ordre des éléments est qu'une face qui contient des
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sommets, coordonnées de textures ou normales n'arrive pas avant ses sommets,
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coordonnées de textures ou normales dans le fichier : si l'on parcourt les
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lignes du fichier, on doit déjà avoir toutes les informations sur la face.
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\paragraph{}
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Généralement, le fichier \texttt{.obj} vient souvent avec un fichier
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\texttt{.mtl} qui contient la définition des matériaux (leurs noms, leurs
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textures, leurs constantes...).
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\section{Streaming linéaire}
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La première étape de cette fonctionnalité a été de faire un système
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client-serveur permettant le streaming de modèle 3D. En effet, les
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\emph{loaders} de modèles présents dans la libraire \threejs ne permettent pas
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le chargement progressif : ils se content d'envoyer une requête vers le fichier
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contenant le modèle et à créer un modèle une fois que le fichier est chargé
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complètement.
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\paragraph{}
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Pour commencer, nous avons donc utilisé \socketio, une librairie permettant de
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gérer les sockets facilement avec JavaScript et Nodejs, pour faire une première
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version simpliste du streaming : on travaillait sur un modèle ne contenant que
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des sommets et des faces (donc pas de textures ni de normales) et le protocole
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fonctionnait ainsi :
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\begin{figure}[H]
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\centering
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\begin{tikzpicture}[]
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\draw (0,0) node[above]{Client};
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\draw (0,0) -- (0,-6);
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\draw (5,0) node[above]{Serveur};
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\draw (5,0) -- (5,-6);
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\draw (2.5,-1.3) node[rotate=-12] {Path jusqu'au modèle};
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\draw[->] (0,-1) -- (5, -2);
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\draw (2.5,-2.3) node[rotate=12] {Des éléments};
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\draw[<-] (0,-3) -- (5, -2);
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\draw (2.5,-3.3) node[rotate=-12] {ACK};
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\draw[->] (0,-3) -- (5, -4);
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\draw (2.5,-4.3) node[rotate=12] {D'autres éléments};
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\draw[<-] (0,-5) -- (5, -4);
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\draw (2.5,-6) node{$\vdots$};
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\end{tikzpicture}
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\caption{Transmission élémentaire\label{transmission1}}
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\end{figure}
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\paragraph{}
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Le serveur envoyait alors les éléments dans l'ordre dans lequel ils étaient
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présents dans le fichier du modèle 3D. Le gros inconvéniant de cette méthode
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est que souvent, les sommets sont présents au début du fichier, et les faces
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vers la fin : nous recevons donc des informations de sommets au début qui ne
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nous permettent rien d'afficher, puis toutes les faces d'un coup, ce qui fait
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que le streaming n'est pas aussi progressif que l'on souhaiterais.
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\paragraph{}
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Dans le cas d'un modèle sans coordonnées de textures et sans normales, la seule
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condition pour pouvoir afficher une face est d'avoir envoyé les sommets qui la
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composent. On peut donc améliorer la fluidité en réarrangeant le fichier
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\texttt{.obj} : il suffit de faire apparaître les faces dès que les sommets
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sont disponibles.
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\paragraph{}
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Dans le cas où l'on souhaite gérer les textures et les normales, utiliser cette
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technique est beaucoup plus compliqué puisqu'il faut aussi décider de l'ordre
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relatif entre les sommets, coordonnées de textures et normales : en effet, pour
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envoyer une face le plus tôt possible, il faut que toutes ces composantes
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soient envoyés, et il est donc nécessaire de mélanger les sommets, coordonnées
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de texture et normales.
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\section{Streaming linéaire amélioré}
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La remarque précédente conduit directement à cette méthode. Le principe reste
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le même que celui précédent (figure \ref{transmission1}), mais les éléments
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seront envoyés différemment : on va en fait parcourir les faces directement.
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\paragraph{}
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Le serveur va garder en mémoire ce qui a déjà été envoyé et ce qui ne l'a pas
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été, et envoyer les faces dans l'ordre : si certains éléments des faces n'ont
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pas encore été envoyé, on les enverra juste avant d'envoyer la face en
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question.
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\paragraph{}
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On peut de cette façon à la fois gérer les coordonnées de texture et les
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normales, tout en envoyant les faces le plus tôt possible (on peut aussi noter
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que si certains sommets / coordonnées de textures / normales sont inutilisés
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dans les faces, ils ne seront pas envoyés et on s'évite donc de transférer des
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données inutiles).
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\paragraph{}
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C'est dans cette version que nous avons commencé à nous intéresser à la façon
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de gérer les matériaux. Dans \threejs, un objet 3D est lié à un materiau, et
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nous sommes donc obligés de créer autant d'objets que de materiaux. Pour cela,
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nous avons légèrement modifié notre protocole :
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\begin{figure}[H]
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\centering
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\begin{tikzpicture}[]
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\draw (0,0) node[above]{Client};
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\draw (0,0) -- (0,-8);
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\draw (5,0) node[above]{Serveur};
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\draw (5,0) -- (5,-8);
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\draw (2.5,-1.3) node[rotate=-12] {Path jusqu'au modèle};
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\draw[->] (0,-1) -- (5, -2);
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\draw (2.5,-2.3) node[rotate=12] {Liste des matériaux};
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\draw[<-] (0,-3) -- (5, -2);
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\draw[dashed, ->] (-0.1,-3) -- (-0.1,-4);
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\draw (2.5,-3.3) node[rotate=-12] {ACK};
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\draw[->] (0,-3) -- (5, -4);
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\draw (2.5,-4.3) node[rotate=12] {Des éléments};
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\draw[<-] (0,-5) -- (5, -4);
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\draw (2.5,-5.3) node[rotate=-12] {ACK};
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\draw[->] (0,-5) -- (5, -6);
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\draw (2.5,-6.3) node[rotate=12] {D'autres éléments};
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\draw[<-] (0,-7) -- (5, -6);
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\draw (2.5,-8) node{$\vdots$};
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\end{tikzpicture}
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\caption{Transmission avec gestion des matériaux}
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\end{figure}
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\paragraph{}
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Les directives de matériau à utiliser (\texttt{usemtl}) seront ignorées, et les
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faces seront envoyées avec l'indice de l'objet auquel elles appartiennent, ce
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qui permettra au client de savoir dans quel objet (et donc avec quel matériau)
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elles doivent être ajoutées.
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\section{Streaming intelligent}
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C'est la dernière version du streaming qui a été faite sur ce projet. À chaque
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transfert, le client envoie sa position au serveur (ainsi que les plans
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définissant son \emph{frustum}\footnote{les bords du champ de vision de la
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caméra}) et le serveur va parcourir les faces du modèle en cherchant celles qui
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apparaissent dans le \emph{frustum}\footnote{dans cette version, on considère
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qu'une face apparaît dans le \emph{frsutum} si un de ces sommets y appartient.
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Évidemment, une face très grande pourrait appraître dans le \emph{frustum}
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sans qu'aucun de ses sommets n'y soit, mais nous n'avons pas traité ce cas
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particulier ici.}. On évite ainsi d'envoyer les faces du modèle qui sont
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derrière la caméra et que l'utilisateur ne voit pas.
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\paragraph{}
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Bien sûr, si il n'y a plus de faces dans le \emph{frustum} de la caméra, on va
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envoyer les faces en suivant la méthode de la section précédente.
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\begin{figure}[H]
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\centering
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\begin{tikzpicture}[]
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\draw (0,0) node[above]{Client};
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\draw (0,0) -- (0,-8);
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\draw (5,0) node[above]{Serveur};
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\draw (5,0) -- (5,-8);
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\draw (2.5,-1.3) node[rotate=-12] {Path jusqu'au modèle};
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\draw[->] (0,-1) -- (5, -2);
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\draw (2.5,-2.3) node[rotate=12] {Liste des matériaux};
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\draw[<-] (0,-3) -- (5, -2);
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\draw[dashed, ->] (-0.1,-3) -- (-0.1,-4);
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\draw (2.5,-3.3) node[rotate=-12] {Caméra / \emph{frustum}};
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\draw[->] (0,-3) -- (5, -4);
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\draw (2.5,-4.3) node[rotate=12] {Des éléments};
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\draw[<-] (0,-5) -- (5, -4);
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\draw (2.5,-5.3) node[rotate=-12] {Caméra / \emph{frustum}};
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\draw[->] (0,-5) -- (5, -6);
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\draw (2.5,-6.3) node[rotate=12] {D'autres éléments};
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\draw[<-] (0,-7) -- (5, -6);
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\draw (2.5,-8) node{$\vdots$};
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\end{tikzpicture}
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\caption{Version finale}
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\end{figure}
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