Stylisation temporellement cohérente d'animations 3D basée sur des textures

Temporally coherent stylization of 3D animations based on textures

• Auteur / Autrice : Pierre Bénard
• Direction : François X. Sillion, Joëlle Thollot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 07/07/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Jean Kuntzmann (Grenoble ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Paule Cani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François X. Sillion, Joëlle Thollot, Adam Finkelstein
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Aaron Hertzmann, Bernard Péroche

Mots clés

Mots clés libres

Rendu expressif

Cohérence temporelle

Textures

Expressive rendering

Temporal coherence

Textures

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le thème du rendu expressif qui vise à définir des outils de création et de traitement d'images ou d'animations stylisées. Les applications concernent tous les métiers nécessitant une représentation visuelle plus stylisée qu'une photographie : création artistique (jeux vidéo, film d'animation, dessins animés), restitution archéologique, documentation technique, etc. Un critère fondamental de qualité d'une image est l'absence d'artefacts visuels. Cette considération a toujours existé, mais elle est particulièrement importante dans le cas de l'informatique graphique. En effet, la nature même de l'image – des pixels discrets – est source d'artefacts. Les artefacts sont encore plus visibles lorsque l'on s'intéresse aux animations, des artefacts temporels s'ajoutant aux artefacts spatiaux. L'objectif de cette thèse est d'une part de formaliser et mesurer ces artefacts en tenant compte de la perception humaine, et d'autre part de proposer de nouvelles méthodes de stylisation interactive d'animations 3D. Nous présentons tout d'abord un ensemble de techniques pour créer et assurer la cohérence de dessins au trait extraits de scènes 3D animées. Nous proposons ensuite deux méthodes de stylisation des régions de couleur permettant la créations d'un grand nombre de motifs. Le point commun à toutes ces approches est la représentation du médium simulé (pigment d'aquarelle, coup de crayon ou de pinceau...) par une texture évoluant au cours de l'animation. Nous décrivons enfin deux expériences utilisateurs visant à évaluer perceptuellement la qualité des résultats produits par ce type de techniques.

This PhD thesis deals with expressive rendering, a sub-field of computer graphics which aims at defining creation and processing tools to stylize images and animations. It has applications in all the fields that need depictions more stylized than photographs, such as entertainment (e.g., video games, animated films, cartoons), virtual heritage, technical illustration, etc. A crucial criterion to assert the quality of an image is the absence of visual artifacts. While already true for traditional art, this consideration is especially important in computer graphics. Indeed the intrinsic discrete nature of an image can lead to artifacts. This is even more noticeable during animations, as temporal artifacts are added to spatial ones. The goal of this thesis is twofold: (1) To formalize and measure these artifacts by taking into account human perception; (2) To propose new interactive methods to stylize 3D animations. First we present a set of techniques to ensure the coherence of line drawings extracted form 3D animated scenes. Then we propose two methods to stylize shaded regions, which allow to create a wide variety of patterns. The shared ground layer of all these approaches is the use of temporally varying textures to represent the simulated media (e.g., watercolor pigments, brush strokes). Finally we describe two user studies aiming at evaluating the quality of the results produced by such techniques.