La technologie Fidget

Présentation

• Fidget est une bibliothèque destinée à représenter, compiler et évaluer des expressions mathématiques à grande échelle, conçue principalement comme backend pour des surfaces implicites.
• C’est une bibliothèque souple, utilisable pour divers usages.

Qu’est-ce qu’une surface implicite ?

• Une surface implicite se décrit sous la forme d’une expression f(x, y, z) → d, où un d positif indique une position à l’extérieur du modèle et un d négatif une position à l’intérieur.
• Par exemple, une sphère de rayon 1 peut être exprimée par f(x,y,z)=x²+y²+z²−1.
• Fidget met l’accent sur les surfaces implicites fermées exprimées via des opérations arithmétiques de base.

Avantages des surfaces implicites

• Les surfaces implicites sont concises et adaptées à une évaluation parallèle à grande échelle.
• Les opérations CSG (union, intersection, etc.) sont gérées simplement.
• Les équations fermées sont favorables à l’optimisation et permettent de tracer quelle branche est choisie pendant l’évaluation.

Origines

• J’ai travaillé sur le rendu et l’évaluation des surfaces implicites pendant les 10 dernières années.
• Fidget est un projet de recherche personnel, écrit en Rust, ce qui le rend plus facile à utiliser que des kernels existants comme libfive.

Structure de la bibliothèque

• Fidget est composé de trois couches principales séparées et d’une application de démonstration.

Frontend : construction d’expressions mathématiques

• Fidget utilise le langage de script Rhai pour construire des expressions mathématiques.
• L’arbre mathématique est dédoublonné dans un graphe acyclique orienté.
• La forme SSA aplatit le graphe en un code linéaire.

Backend : évaluation rapide et flexible

• Le backend de Fidget est séparé du frontend et prend en charge plusieurs modes d’évaluation.
• Le compilateur JIT transforme le bytecode en instructions machine pour maximiser les performances.

Algorithmes

• Fidget implémente plusieurs algorithmes de rendu et de maillage basés sur une évaluation rapide.
• Le maillage utilise Manifold Dual Contouring pour garantir l’étanchéité, la manifoldité et la préservation des détails nets.

Démonstration

• Fidget inclut plusieurs démos, dont la GUI web est la partie la plus intéressante.
• Il est utilisé comme une opportunité d’explorer les technologies web les plus récentes.

Perspectives

• L’ajout d’un backend GPU, l’amélioration du maillage, la création d’une bibliothèque standard et des liaisons avec des langages de haut niveau sont à l’étude.

Conclusion

• Fidget est désormais disponible publiquement et peut être intégré facilement à un projet Rust.
• Il est proposé avec une licence adaptée aux usages open source et commerciaux.

[GN⁺]

Commentaires Hacker News

• Ce projet couvre de nombreux domaines de l’informatique, notamment les structures de données, les algorithmes, l’optimisation de performance de bas niveau, les compilateurs, le rendu/les graphismes, les outils de design UI/UX et la programmation GPGPU

  • Il est possible de recevoir des mises à jour supplémentaires via les flux RSS des réseaux sociaux ou des blogs

• L’auteur lisait un autre excellent article

• Je pense que ce projet m’aurait été très utile en écrivant mon outil de création de surface implicite

  • Mon approche est quelque peu similaire, mais moins optimisée, et elle génère directement du GLSL
  • J’ai envie de le remplacer par ce projet

• libfive compte environ 40K lignes en grande partie en C++, et il est difficile à modifier même pour l’auteur initial

  • Si on ne compile pas pendant quelques mois, la build casse souvent, donc il faut corriger CMake
  • Je suis surpris que les problèmes de build ne posent pas un problème plus important

• Je recherche le meilleur logiciel CAD basé sur du code, j’ai essayé cad query mais rencontré quelques problèmes

  • Je recherche un logiciel recommandé pour l’impression 3D

• À l’université, j’ai réalisé des travaux sur des simulateurs de physique nucléaire basés sur des surfaces implicites

  • La fonction R possède la propriété d’être différentiable partout
  • Je suppose qu’il reste encore beaucoup de code Fortran legacy

• Je veux faire un travail d’arbre abstrait pour la génération de surface avec des SDF

  • Idée d’utiliser un mesh/point cloud cible pour trouver l’arbre correspondant à la forme souhaitée

• J’ai vu des papiers et des démos sur les surfaces implicites et, avec un peu d’imagination, on peut construire des modèles

  • Je me demande s’il est possible de faire ce qui est faisable dans un noyau b-rep
  • J’aimerais voir un noyau rapide, open source et parallélisable

• Cela me rappelle le projet d’Ian Henry

• Pour quelqu’un qui n’a jamais fait de travail graphique, ce projet est vraiment intéressant

  • J’aimerais voir plus de démos
  • Je suggère un menu déroulant dans l’éditeur web pour pouvoir essayer différents programmes