Pseudo-réalisme et progressivité pour le tracé de rayons

• Auteur / Autrice : Jean-Luc Maillot
• Direction : Bernard Péroche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Saint-Etienne en cotutelle avec Saint-Etienne, Ecole Nationale Supérieure des Mines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images

Monte-Carlo, Méthode de

Infographie

Mots clés libres

Sciences appliquees

Informatique, automatique theorique, systemes

Vision ordinateur

Trace rayon

Methode monte carlo

Eclairement

Acceleration

Test statistique

Convergence

Realisme psychovisuel

Echantillonnage par importance

Cd

Computer vision

Ray tracing

Monte carlo method

Illumination

Acceleration

Statistical test

Convergence

Importance sampling

Cd

Résumé

La résolution de l'éclairement global d'une scène par le tracé de rayons implique l'élaboration de méthodes de Monte-Carlo adaptées à la complexité de l'équation de rendu. Nous proposons une méthode de résolution globale et adaptative - un tracé de chemin spectral partant de l'œil - basée sur un échantillonnage d'importance permettant d'augmenter la vitesse de convergence de la résolution. Notre méthode consiste à mimer les variations de la luminance réfléchie en tenant compte de la fonction de réflectance bidirectionnelle et des caractéristiques des sources. Ce premier échantillonnage a priori est progressivement modifié par un schéma a posteriori s'adaptant à la luminance réellement réfléchie à mesure qu'elle est connue. Le deuxième aspect de nos travaux porte sur la génération des points de l'écran afin de ne calculer que ceux qui sont nécessaires à une qualité d'image donnée. Nous proposons une technique progressive basée sur une notion d'homogénéité visuelle locale de l'image. Cette homogénéité est testée à l'aide d'un procédé statistique puissant utilisant l'analyse séquentielle. Notre méthode permet souvent des gains en temps de calcul très substantiels pour une bonne qualité d'image. L'ensemble de nos travaux a été inspiré par la notion de réalisme. Nous montrons que le photoréalisme est insuffisant au contrôle d'une image et proposons des pistes de réflexion pour ce concept trop peu abordé en synthèse d'images.

Resolution of the global illumination of a scene by a ray tracer needs specific adaptations of Monte-Carlo methods to the complexity of the rendering equation. We propose a global and adaptative method of resolution – a spectral path tracing starting from the eye – based on importance sampling of the bidirectional reflectance function and of the sources characteristics. This first a priori sampling scheme is progressively modified with an a posteriori scheme to take account of the radiance really reflected. The second aspect of our work deals with the generation of screen points to compute only those necessary to a given image quality. We propose a progressive method based on a local visual homogeneity criterion. This homogeneity is tested by a powerful statistical test that uses sequential analysis. Our method often produces great savings in computing time for a good image quality. We also address the issue of realism in image synthesis. We show that photorealism is not sufficient to control an image and we propose some tracks for making realistic images.