Cours d'informatique graphique avancée C#/.NET

Leçon 1 • Configuration de l'environnement de développement

Installez Visual Studio, le SDK .NET et les bibliothèques graphiques nécessaires au cours. Une configuration correcte évite les erreurs de la chaîne d'outils dans tous les chapitres suivants.

Leçon 2 • Modèles de couleur et manipulation de pixels

Expliquer les espaces colorimétriques RVB, ARVB, TSL et linéaires avec des structures C#. L'accès direct aux pixels via BitmapData prépare les étudiants aux chapitres sur le traitement d'image.

Leçon 3 • Rendu de formes primitives

Dessinez des lignes, des rectangles, des ellipses et des polygones à l'aide de System.Drawing et SkiaSharp. Les exercices renforcent les systèmes de coordonnées et les objets de peinture de base.

Leçon 4 • Syntaxe C# essentielle pour les graphiques

Couvrir les variables, le flux de contrôle, les classes et les génériques appliqués au code graphique. Ces constructions soutiennent chaque algorithme de rendu du cours.

Leçon 1 • Transformations affines en C#

Appliquez System.Drawing.Drawing2D.Matrix et SkiaSharp SKMatrix aux objets de la scène. Les étudiants manipulent la pile d'état graphique pour les transformations imbriquées.

Leçon 2 • Découpage, élimination et régions sales

Utilisez des rectangles de découpage et une invalidation basée sur les régions pour optimiser les rafraîchissements 2D. Ces techniques réduisent la charge CPU dans les scènes interactives complexes.

Leçon 3 • Vecteurs et systèmes de coordonnées

Définissez les vecteurs 2D, les produits scalaires et les perpendiculaires avec des structures C#. Le calcul vectoriel est le fondement de tous les calculs de transformation et de collision à venir.

Leçon 4 • Mathématiques matricielles pour les transformations 2D

Présentez les matrices homogènes 3x3 pour la translation, la rotation et l'échelle. Les étudiants composent des chaînes de transformation et comprennent l'ordre de multiplication des matrices.

Leçon 1 • Opérations morphologiques

Effectuez l'érosion, la dilatation, l'ouverture et la fermeture sur des images binaires et en niveaux de gris. Ces opérations prennent en charge l'analyse de forme et les tâches de suppression de bruit.

Leçon 2 • Modèles d'accès aux bitmaps et performances

Comparez GetPixel, LockBits et l'accès par pointeur non sécurisé pour le débit. Choisir le bon modèle d'accès est essentiel avant d'implémenter un filtre.

Leçon 3 • Opérations ponctuelles et ajustements de couleur

Appliquez les transformations de luminosité, de contraste, de gamma et de mélange de canaux pixel par pixel. Les tables de consultation accélèrent considérablement les opérations ponctuelles répétées.

Leçon 4 • Traitement dans le domaine fréquentiel

Appliquez la transformée de Fourier rapide aux images pour un filtrage basé sur la fréquence. Les étudiants implémentent des filtres passe-bas et passe-haut dans le domaine fréquentiel.

Leçon 1 • Vecteurs 3D et produit vectoriel

Définissez les opérations Vector3, y compris le produit vectoriel, la normalisation et la projection. Ces primitives sous-tendent les calculs d'éclairage, de physique et de caméra.

Leçon 2 • Matrices 4x4 et transformations 3D

Construisez des matrices de modèle, de vue et de projection à l'aide de mathématiques homogènes 4x4. Les étudiants comprennent le pipeline MVP qu'utilise tout moteur de rendu 3D.

Leçon 3 • Conception et implémentation d'un graphe de scène

Construisez un graphe de scène basé sur des nœuds avec un héritage de transformation parent-enfant. La structure du graphe organise tous les objets 3D dans les chapitres qui suivent.

Leçon 4 • Quaternions pour la rotation

Représentez les rotations 3D avec des quaternions pour éviter le blocage de cardan. Les étudiants implémentent l'interpolation SLERP pour une animation fluide de la caméra et des objets.

Leçon 1 • Texturation et états d'échantillonneur

Chargez des images dans des vues de ressources de nuanceur et configurez les modes de filtrage de l'échantillonneur. Une configuration de texture appropriée permet d'obtenir des détails de surface réalistes sur les maillages 3D.

Leçon 2 • Configuration du périphérique DirectX 11 et de la chaîne d'échange

Créez un périphérique D3D11, un contexte de périphérique et une chaîne d'échange ciblant une fenêtre WinForms ou WPF. Ce modèle d'initialisation est réutilisé dans chaque projet DirectX.

Leçon 3 • Modèles d'éclairage en HLSL

Implémentez l'éclairage ambiant, diffus et spéculaire à l'aide des modèles de Phong et Blinn-Phong. Les étudiants étendent le nuanceur de pixels pour prendre en charge plusieurs sources lumineuses.

Leçon 4 • Programmation de nuanceurs HLSL

Écrivez des nuanceurs de sommets et de pixels en HLSL, compilez-les à l'exécution et liez des tampons de constantes. Les nuanceurs contrôlent chaque effet visuel dans le pipeline DirectX.

Leçon 1 • Techniques de mappage d'ombres

Rendu d'une carte de profondeur depuis la perspective de la lumière et comparaison des profondeurs dans le nuanceur de pixels. Les filtres PCF et PCSS réduisent le crénelage sur les bords des ombres.

Leçon 2 • Effets de post-traitement dans l'espace écran

Appliquez SSAO, le bloom, le mappage de tons et FXAA sous forme de passes de quad plein écran. Le post-traitement transforme les rendus bruts en images cinématographiques soignées.

Leçon 3 • Pipeline d'ombrage différé

Stockez les attributs de géométrie dans un G-buffer et évaluez l'éclairage dans une passe d'espace écran. L'éclairage différé s'adapte efficacement à un grand nombre de lumières dynamiques.

Leçon 4 • Nuanceurs de calcul pour le parallélisme GPU

Lancez des nuanceurs de calcul pour la simulation de particules, le traitement d'image et la réduction de données. Les nuanceurs de calcul débloquent le parallélisme GPU au-delà du pipeline de rastérisation.

Leçon 1 • Optimisation de la mémoire et de la bande passante

Compressez les textures, regroupez les attributs de sommets et gérez les tas de ressources pour réduire la bande passante. Les limites de bande passante sont le goulot d'étranglement dominant sur les GPU modernes.

Leçon 2 • Élimination par occlusion et par frustum

Éliminez la géométrie invisible avant la soumission à l'aide de passes d'élimination CPU et GPU. L'élimination est l'optimisation la plus efficace dans les scènes denses.

Leçon 3 • Stratégies de réduction des appels de dessin

Appliquez l'instanciation, le regroupement de géométrie et le dessin indirect pour réduire la surcharge des appels de dessin. Moins d'appels de dessin réduisent directement la surcharge du pilote CPU par image.

Leçon 4 • Systèmes de niveau de détail

Faites varier la complexité du maillage et du nuanceur en fonction de la taille à l'écran ou de la distance. Les systèmes LOD maintiennent la qualité visuelle tout en réduisant la charge de sommets du GPU.

Leçon 1 • Théorie PBR et modèle de matériau

Expliquez la théorie des microfaciès, la conservation de l'énergie et la BRDF de Cook-Torrance. Comprendre la physique garantit des choix de paramètres de matériau corrects.

Leçon 2 • Lumières de zone et sondes lumineuses

Approximez les lumières de zone rectangulaires et sphériques à l'aide de LTC et de grilles de sondes lumineuses. Les lumières de zone ajoutent un éclairage doux et réaliste aux scènes intérieures.

Leçon 3 • Implémentation du nuanceur PBR

Traduisez les équations de Cook-Torrance en HLSL avec des cartes de métallicité, de rugosité et d'occlusion ambiante. Le nuanceur s'intègre au pipeline différé construit au chapitre 6.

Leçon 4 • Mappage de tons et étalonnage des couleurs

Convertissez les valeurs lumineuses linéaires HDR en sortie référencée par l'affichage à l'aide des opérateurs ACES et Reinhard. Les LUT d'étalonnage des couleurs appliquent une intention artistique après le mappage de tons.