Simulation interactive de la lumière à l'aide des sources virtuelles ponctuelles

Interactive light transport with virtual point lights

• Auteur / Autrice : Benjamin Segovia
• Direction : Bernard Péroche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Lyon 1

Résumé

Depuis maintenant vingt ans, la synthèse d'image par ordinateur s'est tournée vers un désir toujours plus grand de représenter fidèlement la réalité. Le but est donc devenu de calculer des images plus réalistes visuellement et plus précisément, physiquement réalistes: ceci a donc impliqué de décrire avec précision les phénomènes lumineux impliqués dans l'impression de toute photographie, leurs modèles intrinsèques et les équations sous-jacentes qui les régissent. Dans le domaine du rendu hors-ligne, des schémas numériques et des algorithmes de rendu efficaces et performants ont déjà été explorés et mis au point. Par conséquent, même s'il est encore possible de les améliorer, les problèmes les plus attrayants sont aujourd'hui ceux liés à l'affichage en temps réel d'images photo-réalistes qui consiste assurer un taux de rafraîchissement de 20 images par seconde tout en offrant à l'utilisateur un certain degré d'interactivité. Dans le cadre de cette thèse, je me suis donc concentré sur le calcul et la représentation en temps réel ou à défaut, interactive de la simulation des phénomènes physiques liés au transport de la lumière. Plus précisément, j'ai d'une part essayé d'utiliser efficacement le matériel informatique couramment utilisé aujourd'hui, comme les processeurs graphiques spécialisés ou encore les jeux instructions et les possibilités offertes par les processeurs centraux. D'autre part, j'ai proposé de nouvelles méthodes numériques qui peuvent être aisément mises en oeuvre dans de tels systèmes. C'est finalement le rôle de tout numéricien: combiner subtilement et efficacement schémas numériques et algorithmes

Since about twenty years, the field of computer graphics has been striving towards increased realism. The goal is to achieve photorealistic outputs, which actually involves to precisely describe lighting phenomena, their intrinsic models and the light transport equations and to finally propose numerical schemes to solve them. In the field of off-line rendering, efficient and aggressive numerical methods have already been explored and set up. Therefore, even if there is still room for improvement, the most challenging and appealing problems are today related to real-time rendering which consists in ensuring to display at least 20 frames per second with some interactivity offered to the user. In this Ph. D. Thesis, I therefore focus on the real-time or, if not possible, interactive simulation of light transport phenomena. During the three years while I tried to propose new ideas, I thus mainly aimed at efficiently using current existing hardware systems, GPUs or CPUs and designing new numerical schemes which may be easily implemented in such systems. It is finally the most common role of numericians: making a subtle mixture of mathematical and algorithmic methods and efficiently combining them