Problèmes liés à la couleur en synthèse d'images

Color-related problems in computer graphics

• Auteur / Autrice : Gilles Rougeron
• Direction : Bernard Péroche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Saint-Etienne
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vision des couleurs

Colorimétrie

Radiométrie

Infographie

Mots clés libres

Sciences appliquees

Informatique, automatique theorique, systemes

Infographie

Synthese image

Image couleur

Radiometrie

Photometrie

Colorimetrie

Rendu couleur

Fidelite couleur

Rendu spectral

Comparaison image

Computer graphics

Image synthesis

Color image

Radiometry

Photometry

Colorimetry

Color rendering

Résumé

La quête vers un photoréalisme accru en synthèse d'images est passée jusqu'ici par une amélioration de la simulation des phénomènes physiques. En revanche, la manipulation de l'information couleur est demeurée quelque peu délaissée. Le but de ce mémoire est de présenter un certain nombre de problèmes liés à la couleur en synthèse d'images, et d'y apporter autant que possible des solutions. Nous analysons tout d'abord la mise en oeuvre informatique d'un logiciel de rendu prenant en compte l'aspect spectral de la lumière. La solution la plus simple étant très coûteuse, les approches algorithmiques plus efficaces connues à ce jour sont présentées, puis comparées. Nous proposons alors une méthode adaptative où les données spectrales sont approximées plus ou moins finement en fonction d'une estimation dynamique de l'erreur colorimétrique. Nous présentons dans un deuxième temps le problème de la visualisation des données calculées par un logiciel de rendu spectral. Celle-ci doit se faire au sens d'une fidélité couleur auprès de deux observateurs humains (l'un virtuel plongé dans la scène, et l'autre présent devant l'outil de visualisation). Il est donc nécessaire de posséder un modèle de vision de la couleur inversible, ainsi qu'un modèle de moniteur couleur. Les solutions connues sont passées en revue. Et, quelques voix de recherches sont suggérées. Nous abordons finalement le problème de l'évaluation d'une distance perceptuelle entre images en couleur. Après un rappel des méthodes existantes, nous proposons un algorithme spécifique à la synthèse d'images. Celui-ci s'appuie sur la notion de focus d'attention, et sur l'utilisation d'un espace couleur uniforme récemment défini.

To achieve the goal of photorealism in computer graphics, most of the efforts until now led on the simulation of physical phenomena. Meanwhile, the manipulation of color information was neglected. The purpose of this thesis is to present a certain number of problems in relation with color in computer graphics, and to give as much as posible some solutions to these problems. We first analyse the implementation of a rendering software taking the spectral nature of light into account. As the simplest solution is very expensive, more efficient algorithms known today are reviewed and compared. We then propose an adaptive algorithm for which spectral data are more or less precisely represented according to a dynamic estimation of colorimetric error. We then present the problem of visualizing the data computed by a spectral rendering software. For this, color fidelity must be assessed in accordance with two human observers (one of them supposed to be facing the scene, the other one being placed in front of the visualization device). Therefore, an inversible model of color vision and a model of color monitor are required. We survey known solutions. And we propose some future ways of research. Finally, the definition of a perceptual distance between color images is discussed. After a short review of known solutions, we suggest an algorithm specific to the field of computer graphics, which is based on one hand on the notion of attention focus, and on the other hand, on the use of a recently defined uniform color space.