Réalisé en cotutelle avec l'Université Bordeaux 1 (France) / En synthèse d'images, le principal calcul à effectuer pour générer une
image a été formalisé dans une équation
appelée équation du rendu [Kajiya1986]. Cette équation est la
intègre la conservation de l'\'energie dans le transport de la lumi\`ere.
Elle stipule que l'énergie lumineuse renvoyée, par les objets d'une
scène,
dans une direction donnée
est égale à la somme de l'énergie
émise et réfléchie par ceux-ci. De plus, l'énergie réfléchie par un
élément de surface
est définie comme la convolution de l'éclairement
incident avec une fonction de réflectance. Cette dernière
modélise le matériau (au sens physique) de l'objet et joue le rôle
d'un filtre directionnel et énergétique dans l'équation du rendu,
simulant ainsi la manière dont la surface se comporte vis-à-vis d'une
réflexion. Dans ce mémoire de thèse, nous introduisons de nouvelles
représentations pour la fonction de réflectance ainsi que pour la
représentation de l'éclairement incident.
Dans la première partie de ce mémoire, nous proposons deux nouveaux
modèles pour représenter la fonction de réflectance.
Le premier modèle s'inscrit dans une démarche artistique
et est destiné à faciliter la création et
l'édition des reflets spéculaires. Son principe est de laisser
l'utilisateur peindre et esquisser les caractéristiques (forme,
couleur, gradient et texture) du reflet spéculaire dans un plan de
dessin paramétrisé en fonction de la direction de la réflexion miroir de la lumière.
Le but du second modèle est de représenter de manière compacte et
efficace les mesures des matériaux isotropes. Pour ce faire, nous
introduisons une nouvelle représentation à base de polynômes
rationnels. Les coefficients de ces derniers sont obtenus à
l'aide d'un processus d'approximation qui garantit une solution optimale au
sens de la convergence.
Dans la seconde partie de ce mémoire, nous introduisons une nouvelle
représentation volumétrique pour l'éclairement indirect représenté
directionnellement à l'aide de vecteurs d'irradiance. Nous montrons
que notre représentation est compacte et robuste aux variations
géométriques et qu'elle peut être utilisée
comme système de cache pour du rendu temps réel ou non, ainsi que dans
le cadre de la transmission progressive des données (streaming).
Enfin, nous proposons deux types de modifications de
l'éclairement incident afin de mettre en valeur les détails et les
formes d'une surface. Le première modification consiste à perturber les
directions de l'éclairement incident tandis que la seconde consiste à
en modifier l'intensité. / In image synthesis, the main computation involved to generate an image
is characterized by an equation named rendering equation
[Kajiya1986]. This equation represents the law of energy
conservation. It stipulates that the light emanating from the scene
objects is the sum of the emitted energy and the reflected
energy. Moreover, the reflected energy at a surface point is defined
as the convolution of the incoming lighting with a reflectance
function. The reflectance function models the object material and
represents, in the rendering equation, a directional and energetic
filter that describes the surface behavior regarding the
reflection. In this thesis, we introduce new representations for the
reflectance function and the incoming lighting.
In the first part of this thesis, we propose two new models for the
reflectance function. The first model is targeted for artists
to help them create and edit highlights. Our main idea is to let
the user paint and sketch highlight characteristics (shape, color,
gradient and texture) in a plane parametrized by the incident lighting
direction.
The second model is designed to represent efficiently
isotropic material data. To achieve this result, we introduce a new
representation of the reflectance function that uses rational
polynomials. Their coefficients are computed using a fitting process
that guarantees an optimal solution regarding convergence.
In the second part of this thesis, we introduce a new volumetric
structure for indirect illumination that is
directionally represented with irradiance vector. We show that our
representation is compact and robust to geometric variations, that
it can be used as caching system for interactive and offline rendering
and that it can also be transmitted with streaming techniques.
Finally, we introduce two modifications of the incoming lighting to
improve the shape depiction of a surface.
The first modification consists in warping the incoming light
directions whereas the second one consists in scaling the intensity of
each light source.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/3279 |
| Date | 09 1900 |
| Creators | Pacanowski, Romain |
| Contributors | Poulin, Pierre, Schlick, Christophe, Ganier, Xavier |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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