Rendering Grass in Real-Time with Dynamic Light Sources and Shadows

Since grass is very abundant on the Earth's surface, it is an important element of natural 3D scenes. Real-time realistic rendering of grass has always been difficult due to the huge number of grass blades. Overcoming this geometric complexity usually requires many coarse approximations to provide interactive frame rates. However, the performance comes at the cost of poor lighting quality and lack of detail of the grass. In this report, we describe a grass rendering technique that allows better lighting and parallax effect while maintaining real-time performance. We use a novel combination of geometry and lit volume slices, composed of Bidirectional Texture Functions ({BTF}s). {BTF}s, generated using a fast pre-computation step, provide an accurate, per pixel lighting of the grass. Our implementation allows the rendering of a football field, covered by approximately $627$ million virtual grass blades, with dynamic lighting, shadows and anti-aliasing in real-time. The creation of arbitrary shaped patches of grass is made possible using our density management. \\ Puisque l'herbe couvre une grande partie de la terre, il est important de l'inclure dans les scènes naturelles 3D. Le rendu en temps réel d'herbe a toujours été une tâche difficile à cause du nombre très élevé de brins d'herbe à gérer. Pour contourner cette difficulté, on a souvent recours à de fortes approximations lorsque l'objectif est l'interactivité. Malheureusement, ces performances sont obtenues au détriment de la qualité de l'éclairage et la finesse des détails de l'herbe. Dans ce rapport, nous proposons une méthode de rendu d'herbe offrant un meilleur réalisme de l'éclairage et un effet de parallaxe tout en assurant une performance de temps réel. Nous utilisons une nouvelle méthode combinant géométrie et tranches de volumes, ces dernières étant représentées par des BTFs (Bidirectional Texture Functions) générées dans une phase de prétraitement. Cette méthode assure un calcul précis par pixel de l'éclairage. Notre mise en oeuvre permet le rendu d'un terrain de football couvert par plus de 627 millions de brins d'herbe, un éclairage dynamique, un calcul d'ombre et un anticrênelage en temps réel. La créatioon de surfaces d'herbe de forme quelconque est rendue possible par notre méthode de gestion de density d'herbe