Le tracé de rayons est désormais un algorithme classique pour la visualisation en synthèse d'images. Nous nous sommes cependant efforcés de ne pas le considérer comme un simple algorithme de visualisation mais comme un algorithme plus général de simulation de transfert d'énergie au sein d'un environnement géométrique. Ce choix a conduit à la définition d'un modèle géométrique indépendant du modèle de rendu qui lui est associé. Ce modèle utilise une méthode par arbre de construction (CSG) avec deux améliorations essentielles: l'utilisation d'un graphe au lieu d'un arbre ainsi que la possibilité d'associer des propriétés à n'importe quel objet du modèle. L'algorithme de calcul d'intersection entre un rayon et un objet est spécialement adapte à ce modèle, et il utilise une technique d'accélération nouvelle, basée sur l'utilisation d'englobant appelés boites englobantes généralisées, palliant certains inconvénients des techniques classiques. L'algorithme de rendu a été rendu générique, ce qui permet de changer facilement d'implémentation de l'algorithme de rendu. Les modèles classiques (Lambert et Phong) sont présentés en détail. Enfin, nous présentons trois applications de notre environnement: l'utilisation de nouveaux systèmes de perspectives, la visualisation de densités volumiques et de primitives de lumière, ainsi qu'une version parallèle de notre algorithme.

Le présent travail est intégré au sein du logiciel interne de synthèse d'images, ILLUMINES. Il porte sur deux points : Les lampes de bureau, les phares de voitures, les lampadaires dans les rues, ... éclairent le plus souvent selon une direction et une portée déterminées. Nous présentons dans la première partie de la thèse une méthode permettant de simuler ce type de source lumineuse, avec une modélisation par arbre de construction, dans un environnement de tracé de rayons. Notre méthode permet de visualiser les zones éclairées par le faisceau de la source lumineuse, mais également le faisceau lui-même. La conception d'une image de synthèse s'avère, pour un non-spécialiste, une réalisation pénible et difficile. A partir d'une hiérarchie orientée objet, d'un moteur d'inférence et des techniques interactives traditionnelles, nous proposons à l'utilisateur un outil d'aide à la conception d'images de synthèse simple et efficace. Une construction par les contraintes est générée par le moteur d'inférence et rendue accessible par l'utilisation de la fonction de contrainte : poser_sur. Diverses autres fonctions de haut niveau sont proposées pour la modification de la scène : déplacer_ vers, modifier_taille, éloigner_de, rapprocher_de, ... La préservation des contraintes est effectuée par envoi de messages. Ce prototype d'interface évolué interactif a été implanté au sein du logiciel ILLUMINES et permet d'envisager ce qui est en droit de s'appeler, la conception d'images de synthèse assistée par ordinateur.