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[Workblog] Funky et la PAO

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funkydata
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Message Post le: Mardi 15 Mar 2016 15:19:44  Lien permanent
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J'ouvre un sujet pour poster mes pérégrinations dans le domaine de la PAO ainsi que vous faire partager les tests, tant en terme de qualité de rendu que de performances, quand j'aurais le temps d'en faire Clin d'oeil

Pour ce premier rendez-vous je vous propose un petit comparo de rendu entre un CPU et deux GPU sous VRay, let's go.

-------------

Le scène se veut minimaliste pour ce test. Ce n'est d'ailleurs pas une scène destinée à la production pour le moment.

L'éclairage est généré par une simple map d'environnement (HDRI) et le modèle n'utilise que le matériau de base du renderer afin d'éviter les incompatibilités et faciliter les portages sur un autre renderer afin de faire des comparatifs ultérieurement.

Machine de test
MSI X99A SLI Krait Edition
I7 5820k - Corsair H100i
Kingston HyperX Predator 8 x 4 Go DDR4 2666 Mhz CAS 13
2 x Sapphire R9 390 Nitro
1 x Sapphire 7870 Dual-X GHz Edition
Super Flower Leadex Platinum 1000 W


La 7870 se charge de l'affichage alors que les deux 390 se chargent des calculs. Cela permet d'effectuer les rendus ou d'utiliser le rendu GPU en temps réel dans un viewport en gardant une fluidité optimale.
Si l'on fait calculer la carte qui gère l'affichage cela entraîne possiblement du lag sur les inputs, des petits freezes, voir de très gros si la scène est un peu complexe... bref, vraiment pas top.

-------------

Effectuons un premier rendu sur le CPU. La qualité peut être définie comme haute mais on ne pousse pas le renderer comme on le ferait pour un rendu de production.

VRay CPU - Rendu 1 - OC CPU
13 min 45 @ 3.3 Ghz
11 min 29 @ 4.2 Ghz
11 min 03 @ 4.5 Ghz

[
Lien vers l'image non redimensionnée


Bon, clairement, aller chercher les 300 Mhz qui engendre de grosses nuisances sonores et un voltage assez important est inutile pour ce que ça rapporte.
Autant rester à une fréquence plus raisonnable et ainsi conserver un silence relatif.
De plus le voltage est vraiment mieux maîtrisé à 4.2 Ghz (1.12v au lieu de 1.28v) donc pour un proco qui sera potentiellement en pleine charge des heures c'est plus raisonnable.

Testons la mémoire en passant de 2666 Mhz à 3000 Mhz :

VRay CPU - Rendu 1 - OC Mémoire
11 min 29 @ 2666 Mhz
11 min 28 @ 3000 Mhz


La vitesse de la mémoire n'a aucun impact. La scène n'ayant que peu de textures je referais un test sur une autre scène quand l'occaz se présentera.

-------------

Utilisons maintenant un GPU pour rendre la scène. On fixe évidemment le nombre de samples pour que les tests de perfs et de comparaison du rendu soient pertinents.

VRay GPU - Rendu 1 - OpenCL
1 min 20 - 1xSapphire R9 390 Nitro
43 sec - 2xSapphire R9 390 Nitro

[
Lien vers l'image non redimensionnée


Concernant le temps de rendu c'est évidemment beaucoup plus rapide qu'en mode CPU et on remarque que le scaling est presque parfait avec deux GPUs.

Concernant le résultat du rendu c'est assez proche du rendu CPU sans pour autant atteindre la qualité de ce dernier quand on y regarde de plus prêt.
La map HDR est moins nette et la spécularité est plus approximative. Les pneus absorbent beaucoup plus les rayons, la spécularité sur les lettres de la plaque d'immat a disparu, la grille avant est plus uniforme, comme les étriers de freins...
Les optiques des phares ont perdu pas mal de détails, surtout dans la zone supérieure. L'intérieur reçoit moins d'éclairage indirect et la partie du pare-brise qui supporte le rétroviseur à perdu de son contraste.
Les réflexions sur les polygones a fortes inclinaison par rapport à l'axe de la caméra ont aussi perdues en précision. (Fresnel moins précis)
Pour résumer, les rayons sont plus souvent absorbés, rebondissent moins et moins précisément. Le sampling est quant à lui bien plus approximatif.

-------------

Utilisons maintenant une GTX 970. On passe donc VRay en mode CUDA.

VRay GPU - Rendu 1 - CUDA
1 min 36 avec une MSI GTX 970

[
Lien vers l'image non redimensionnée


La 970 est environ 17% plus lente pour finir le calcul. Voyons visuellement ce que ça donne.

La map d'environnement est devenue très floue mais il est possible que ce soit un bug de ma version de VRay ou que le filtrage ne soit pas supporté en mode CUDA, ou qu'il soit différent, bref, à voir.
Ceci mis de côté, le fresnel a encore perdu en précision et on remarque l'apparition de défauts sur les ombres (sous la voiture, jantes).
On a également plus de rayons parasites (arches de toit, jantes...) et globalement les réflexions sont moins précises et tentent vers une certaine uniformité.
On remarque aussi plus de bruit sur les vitres et à l'intérieur de la voiture.
Les optiques des phares ont encore perdu en précision.
Globalement, on prend les mêmes défauts qu'en OpenCL mais en accentué.

-------------

Comparo de zones :





-------------

Voilà qui conclu ce premier post. Clin d'oeil
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NKO
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Message Post le: Mardi 15 Mar 2016 15:40:38  Lien permanent
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Merci pour le test, effectivement la diffrence est flagrante et les images parlent d'elles mme.
Pour la RAM j'avais lu quelque part que c'tait la quantit qui prim sur la frquence, c'est bien a ?
En tout cas (re)merci pour ce post, que je trouve trs intressant et instructif.

A+ NKO


Dernire dition par NKO le Mardi 15 Mar 2016 15:50:55; dit 2 fois
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Asthenos
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Message Post le: Mardi 15 Mar 2016 15:45:02  Lien permanent
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Je plussoie post intressant! a serait pas mal des explications sur les causes de ces diffrences.
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funkydata
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Message Post le: Mardi 15 Mar 2016 18:46:20  Lien permanent
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@NKO : Pour la RAM tout dpend des textures et de la quantit de gomtrie traiter mais c'est sur que la PAO a consomme pas mal. Il vaut mieux 16 Go "lent" que 8 Go "rapide", a c'est sur. Je referais le test sur une scne bien plus lourde, je pense qu'on aura un meilleur aperu de l'impact de la frquence ce moment l.

@Asthenos : J'essayerais de faire un rsum gnral dans le prochain test. Ceci dit, pour beaucoup de choses, je ne pourrais qu'essayer d'extrapoler les raisons de ces diffrences.
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magikzizou
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Message Post le: Mardi 15 Mar 2016 20:26:07  Lien permanent
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Belle initiative Funky Clin d'oeil
Je suis surpris de voir que la qualit du rendu et meilleur avec le CPU que celle sous GPU, mais c'est surement normal, on gagne qu'en temps de rendu 49 sec avec le SLI de 390 au lieu de 11m30 en CPU, c'est trs beau en tout cas.
Aprs tu peux toujours tester le rendu en clustering de CPU, pour voir si y gagne en temps de rendu.
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funkydata
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Message Post le: Jeudi 17 Mar 2016 15:57:02  Lien permanent
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Le clustering CPU fonctionne trs bien mais la licence est totalement hors de prix !

Je vais tenter de rpondre pourquoi le rendu CPU est meilleur que le rendu GPU en terme de qualit.
Dj il faut bien comprendre qu'on est sur deux architectures totalement diffrentes.

Un CPU ce sont des units de calculs trs grosses et trs rapides, capables d'effectuer facilement des oprations trs complexes sur des blocs de donnes de taille trs variable. On peut en faire ce qu'on veut. Malheureusement il y en a trs peu disposition.
Les GPUs de l'autre ct ont des units de calculs plus lentes, bien plus rigides, moins prcises, mais il y en a des tonnes ! Pour en tirer partie il faut parallliser mort et composer avec leurs restrictions ce qui peut poser problme dans certains cas.

Ceci fait qu'en mode GPU on va devoir utiliser des techniques de lancs de rayons trs diffrentes de ce qu'ont fait en mode CPU. Pour le moment celles-ci se rvlent plus approximatives ce qui peut se traduire par du bruit, un clairage "complexe" (fresnel, indirect...) plus approximatif...
D'ici quelques annes, les techniques se perfectionnant avec l'exprience et les APIs GPGPU voluant pour apporter plus de souplesse et de fonctionnalits, on peut imaginer que le rendu GPU sera aussi prcis que le rendu CPU.

------------

Mini-Test sur IRay

IRay est le renderer de NVidia. Il est disponible gratuitement sur leur site. videmment il est exclusif CUDA mais il peut aussi utiliser le CPU si vous n'avez pas de carte verte, mme si dans ce cas se sera forcment plus long Clin d'oeil
Il se base aussi sur la physique de la lumire donc la conversion des matriaux est trs facile, il suffit de reporter les valeurs dans les paramtres correspondant.

Je passe sur mon premier rendu qui a t un chec cause du couple gamma/tonemapping mal rgl (bien trop sombre).

IRay GPU - Rendu 1 - CUDA (GTX 970)
4 min 14


Lien vers l'image non redimensionne


Voyons tout de suite deux gros problmes qui ont une cause commune : les leds des phares et les pneus.
Ici c'est un problme de displacement-mapping. Visiblement la technique que j'ai utiliser ne convient pas IRay, il faudra envisager de refaire ses parties pour ce renderer.

Sinon on a une sorte de voile blanc sur l'image qui tue vraiment le contraste. Le fresnel est galement bien trop faible. Tweakons un peu les matriaux.

IRay GPU - Rendu 2 - CUDA (GTX 970)
4 min 36


Lien vers l'image non redimensionne


Les jantes et la carrosserie sont mieux. Essayons de rgler le tone mapping et le gamma pour attnuer ce voile blanc.

IRay GPU - Rendu 3 - CUDA (GTX 970)
5 min 17


Lien vers l'image non redimensionne


On y arrive peu prt au prix d'un contraste d'clairage sur la voiture un peu trop prononc. Impossible de faire mieux ce niveau en tout cas, il faudra certainement, tant bien que mal, rattraper le tout sur Photoshop.

Quoi qu'il en soit, le rendu IRay est trs diffrent de VRay et soit on a un rendu gnral avec un contraste trop important, soit un voile blanc.
Visiblement IRay m'aime pas trop l'clairage indirect non plus.



Essayons de visualiser ces diffrences dans une scne simpliste : un sol et une sphre avec une bump-map, deux murs et une ampoule de 100W au plafond. Je ne mets pas les temps de rendu, a n'a que trop peu de valeur sur une telle scne.



On retrouve le mme comportement. Le contraste sous IRay est bien plus prononc. On pourra croire que c'est un problme de gamma mais, aprs vrification, non. Monter le gamma ajoute juste le voile blanc.

On remarque que sous VRay les murs participent beaucoup l'clairage au niveau du sol, de la sphre mais entre-eux galement. On a donc un clairage diffus caus par la proximit des objets et teint leurs couleurs.
De son ct IRay procdent bien moins de rebonds. On peut deviner un lger vert au sommet la sphre et un lger bleu droite mais rien de flagrant malgr le contraste global plus lev.

Au niveau du bump-mapping VRay est clairement prcis, IRay, beaucoup moins, cela se voit particulirement sur les joints du carrelage. De mme, la texture sur la sphre est aussi mieux applique sous VRay, il sample et contraste trs bien le mapping l o IRay est beaucoup approximatif.

Enfin VRay croit bon de rajouter une occlusion sur les angles des murs, l ou IRay estime qu'il n'y en a pas. De la mme faon l'ombre sous VRay est bien plus juste que celle de IRay un peu trop "brute de dcoffrage".

La cause de tout a est soit qu'IRay fait des calculs plus approximatifs, soit qu'il simplifie les-dit calculs pour aller plus vite. La seconde hypothse tant difficilement dfendable dans le cas d'un moteur de rendu, la premire semble la plus juste.

Testons maintenant le displacement-mapping pour essayer de comprendre le problme des pneus et des leds sur la voiture.



IRay a beaucoup plus de mal. J'ai fix la subdivision la mme valeur pour les deux afin d'tre sr. Il faudra donc vraisemblablement pouss trs haut la gomtrie des leds et des pneus pour pourvoir faire un rendu correct sous ce renderer.

------------

Conclusion

Bon, il ne faut pas occulter le fait que l'on a compar ici un mastodonte payant avec un jeune renderer gratuit. Dans cette mesure, mme s'il fait en toute logique ple figure face VRay, je me garderais de juger ce renderer sur ces quelques tests. Il faut comparer ce qui est comparable.
Ici le but tait plus de montrer les diffrences que d'apporter quelconque un jugement.
Dans un prochain post je ferais quelques tests comparatifs entre IRay et LuxRender (Gratuit, OpenSource, OpenCL). L on pourra mettre un jugement mais dans l'absolu IRay est une excellente initiative de la part de nVidia, mme s'il y a un petit got de marketing derrire avec son "CUDA-exclusive" Clin d'oeil

------------

P'tit bonus

Aperu d'un renderer de production. Encore un peu de travail notamment sur tous les FXs, quelques ajustements, et ce sera bon ^^



Rendu CPU en 2h 19m 50s.
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funkydata
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Message Post le: Samedi 19 Mar 2016 15:09:14  Lien permanent
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Update du bonus du post prcdent :
(je prcise au cas o que la scne se veut volontairement un peu surraliste ^^)



Comparatif des temps de rendu sur cette dernire version :



On remarque que le scale CPU-GPU s'est fortement rduit. La faute l'clairage bien plus complexe qu'une simple map HDR et l'environnement clt qui impliquent de nombreux rebonds de rayons. Les GPUs ont beaucoup plus de mal nettoyer l'image que dans le test du premier post.

La scne tant un peu plus complexe la 390 creuse un poil l'cart sur la GTX 970. et offre les performance qu'une 290X. Pour tester la 290X j'ai juste mis la 295x2 en mode mono-GPU. Sinon le scale avec deux cartes est toujours quasi parfait.

Je ne mets pas les images, on retrouve les mmes problmes que dans le premier post entre le rendu CPU et les diffrents GPU. Evidemment le rendu sur la 390 et la 295x2 est strictement identique.

Sinon je vais peut-tre avoir l'occasion dans les semaines venir de mettre quelques jours la main sur une Quadro M5000. Si a se concrtise je complterais tout a.
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Mirahine
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Message Post le: Samedi 19 Mar 2016 15:47:36  Lien permanent
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Et aprs une W9100? Fou

En tout cas, post trs intressant, permettant de voir en quoi Nvidia a un retard important en rendu et en calcul (hors DP, bien sr, on va pas tirer sur l'ambulance). Clin d'oeil
Tu n'avais pas dit sur un post que le rendu en double precision tait bien plus prcis?
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funkydata
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Message Post le: Samedi 19 Mar 2016 16:51:37  Lien permanent
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Shadow12835 a crit:
Et aprs une W9100? Fou

En tout cas, post trs intressant, permettant de voir en quoi Nvidia a un retard important en rendu et en calcul (hors DP, bien sr, on va pas tirer sur l'ambulance). Clin d'oeil
Tu n'avais pas dit sur un post que le rendu en double precision tait bien plus prcis?


C'est par dfinition plus prcis aprs je pense que chaque renderer sa vrit sur le sujet.

La rflexion qu'on peut avoir est la suivante. Si on force le mode OpenCL pour la 970 et la 390, donc exactement le mme moteur, la mme API, et nombre de samples gal, on a plus de bruit avec la 970 qu'avec la 390 sur le rendu final. J'avais remarqu la mme chose il y a plus d'un an quand j'ai achet la 970 en la comparant une 780.
Donc cette diffrence de bruit vient forcment d'une perte ou d'un gain de prcision quelque part. La seule explication logique que j'ai trouv c'est que VRay s'autorise plus ou moins de calcul en double prcision suivant la performance dans le domaine du GPU qu'il y a au bout.

Ca reste bien videmment une hypothse base sur mes observations mais je ne vois pas d'autre explication pouvant expliquer cette diffrence.

Des tests avec la Quadro pourront clairer la question. ou si j'arrive mettre la main sur une Fury par exemple.
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Message Post le: Samedi 26 Mar 2016 18:20:40  Lien permanent
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Salut.

Je fais une petite prsentation du process ncessaire la cration d'un personnage. Il y a des tonnes de mthodes diffrentes, je vais juste dcrire celle que j'ai appliqu ici.
Je prcise que ce n'est pas un tuto, simplement une prsentation, je resterais donc succinct.

Dans ce premier jet on s'occupe du visage et d'un buste, type statue.

Il y a plusieurs mthodes pour modliser la tte, j'en prsenterais d'autres si l'occaz se prsente.
Ici je vais utiliser ZBrush en partant d'une sphre en mode mesh dynamique. Ce mode permet de conserver un maillage assez uniforme quelque soit les dformations ce qui va prsenter un gros avantage sur le modle final.

Dj il faut avoir une ide de se qu'on va faire. Ici je comptais m'inspirer de Nyotengu de DOA. Donc on va pas taper franchement dans le ralisme :P

Citation:

Lien


J'insiste sur le "inspirer" car si j'avais voulu la copier je n'aurais pas utiliser les techniques prsentes ici.

On commence donc sous ZBrush avec une sphre en Dynamesh puis on morph la sphre jusqu' obtenir la forme schmatique de la tte et des appendices en essayant de respecter peu prt les proportions du modle :



On continue en raffinant petit petit les zones critiques et en augmentant la rsolution du mesh au fur et mesure qu'on ajoute des dtails



On commence entrevoir un rsultat convenable



On est presque au bout. Un peu de smooth sur les zones qui en ont besoin et on affine la quantit globale de polygones histoire de pas en avoir 10 millions mais en gardant un certain degr de finesse pour viter les arrtes trop saillantes



On quitte un peu ZBrush pour passer sous modeleur. On cre des groupes de matriaux au besoin (fond des yeux-visage-lvres ici) et on dfini les UVs puis on revient sous ZBrush pour sortir les crayons de couleur Clin d'oeil



On avance comme a avec des allers-retour ZBrush-Photoshop jusqu' "finir" la texture de base.



Quand le gros oeuvre est termin, retour sous modeleur.

Maintenant on s'occupe du buste. J'ai utilis le mesh dispo dans la version d'essai de AXYZ design que j'ai morph et soud la tte.
Puis j'ai refait le mapping de cette partie et appliquer les mme layers que la tte en faisant gaffe aux jointures.
On affine enfin sous Photoshop le tout et on peint les "extras" comme le maquillage par exemple.



On fait les yeux grce deux hmisphres un peu bombes au niveau de l'iris et encore un peu au niveau de la pupille, puis, comme le reste, UV Map + texture.



On termine par les cils. Une succession de petits plans extruds sur le edge des paupires puis UV Map et texture en transparence pour simuler l'effet souhait et voil.



----------

On attaque maintenant les matriaux. On va utiliser du Subsurface Scattering sur diverses couches :
- La couche 1 est une version trs dsature de la texture de base avec une intensit trs faible.
- La couche 2 est notre texture de base.
- La couche 3 est la texture de base bien plus sature et plus sombre avec un layer de bruit fractal en dgrad de rouge-orang et un layer de quelques veines trs lger en intensit
- La couche 4 est un layer gore de vaisseaux sanguin et grosses veines rouges et bleues avec un layer de bruit fractal en rouge-bordeaux-bleu

Ensuite on va crer une texture qui va dfinir la force de pntration des rayons. On ne veut pas que les sourcils ou le maquillage par exemple dispersent les rayons comme le ferait une surface de peau lisse.

Avec tout a le SSS devrait avoir tout ce qu'il faut. Passons maintenant la spcularit.

On a deux layers pour a.
- Le premier assez doux, contrl juste par une map trs peu contraste en noir et blanc de la map de base
- Le second bien plus puissant et localis sera contrl par une map semblable celle du haut mais en plus contraste et dtaille. De la mme faon que pour le SSS on va vouloir que l'arrte du nez ou le front rflchisse plus de lumire que les joues par exemple. Mais a doit rester quand mme assez subtil car la bump-map apportera aussi par nature cet effet.

On fini par les deux bump maps.
- Une de bruit fractale assez subtile pour simuler le grain de la peau
- Et une qui va s'occuper des reliefs plus localiss

Ensuite, il est essentiel d'utiliser un clairage et une balance neutre pour la scne de test. Bon, malheureusement, toutes les maps neutres que j'ai sont en base rsolution et trop contrastes mais on fera avec en gardant a l'esprit.
En effet le fait d'avoir une map aussi contraste va booster la spcularit au dessus de la normale et le fait qu'elle soit en base rsolution va gnr un peu de bruit sur les zone peu ou moyennement exposes.

C'est parti pour les rglages et les premiers tests de rendu. La peau sera trs claire et n'aura que trs peu de dfauts vu le modle d'inspiration.
On s'occupe d'abord du SSS. On fait un rendu du layer 1. Une fois que c'est bon on le dsactive et on passe aux rglages du layer 2 etc... pour les 4.
On active tout les layers du SSS et on rgle la spcularit layer par layer, pareil pour les layers de bump.

Voil un premier rsultat (on voit bien la rso rikiki de la map d'environnement :P)

Citation:

Lien


On passe sur le bruit qui viens de la rsolution de la map d'clairage.
La spcularit est trop puissante, c'est assez normal considrant la map d'clairage mais a demande un affinage quand mme. Bon, de toute faon c'est un paramtre qu'il faudra ajuster plus tard lorsqu'on illuminera une scne "normale" donc c'est pas critique en l'tat.
Sinon je ne suis pas vraiment satisfait du tatouage et de lgers ajustements sont prvoir.
En tout tat de cause on est pas super loin de l'inspiration de base, on tombe a peut prt sur un genre similaire, reste peaufiner le tout.

Voil, en esprant que a vous plut ou intress.

Prochaine tape affinage et dtails, puis cheveux ou tenue, on verra Clin d'oeil
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Message Post le: Vendredi 10 Juin 2016 18:30:57  Lien permanent
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Bon, a a prit un peu plus de temps de prvu mais j'aurais une Quadro M5000 courant de semaine prochaine ! Donc, je posterais quelques rsultats de bench sous peu, ds que j'aurais fini de la maltraiter en fait Clin d'oeil

Je prpare donc une scne digne de ce nom (donc assez lourde) que ce soit au niveau gomtrique qu'au niveau des shaders. L'occasion de finir un modle high-poly que j'ai laiss traner de long mois. Il fait l'heure actuelle 2.2m de polys et la scne devrait en faire 3m. Donc environ 5 5.5m de polys en tout.

Je suis encore en train de bosser activement sur le modle mais un petit tease du chantier avec quelques rendus de test. Bon, c'est du "brut de dcoffrage" sans mise en scne ni rien, d'ailleurs ya mme pas de tonemapping, c'est dire Clin d'oeil

Indice 1
Indice 2
Indice 3 (Si vous trouvez pas aprs a c'est inquitant ^^)
Indice 4 (Au cas o :) )
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Chnif
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Message Post le: Vendredi 10 Juin 2016 22:02:38  Lien permanent
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Une 308 Gti ??
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Message Post le: Vendredi 10 Juin 2016 23:31:53  Lien permanent
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Oh putain, oh putain *^* il a fait ma femme *^* Je parle de la voiture x)

Dodge Viper SRT-10 !!!!!!
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funkydata
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Message Post le: Vendredi 10 Juin 2016 23:42:25  Lien permanent
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Chnif a crit:
Une 308 Gti ??


Avec un gros engine-swap alors :)
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Uniporn
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Message Post le: Samedi 11 Juin 2016 11:01:10  Lien permanent
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Tiens il est pas mal ce sujet !
C'est des rendues realistes ? (On me demande d'en faire maintenant sur mes maquettes 3D et je sais pas du tout ce que c'est ...).
Si je comprends bien faut une grosse puissance derriere ?
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