Analyse fréquencielle du transport de la lumière : de la théorie aux applications

Frequency Analysis of Light Transport : from Theory to Implementation

• Auteur / Autrice : Laurent Belcour
• Direction : Nicolas Holzschuch, Cyril Soler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques
• Date : Soutenance le 30/10/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Inria Grenoble Rhône-Alpes / LJK Laboratoire Jean Kuntzmann - MAVERICK - Laboratoire Jean Kuntzmann (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Perrier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Wojciech Jarosz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mathias Paulin, Matthias Zwicker

Mots clés

Mots clés libres

Monte-Carlo

Synthese d'Image

Analyse de Fourier,

Monte-Carlo

Computer Graphics

Fourier Analysis

Résumé

Cette thèse présente une extension de l'analyse fréquentielle des light-fields locaux de Durand et al. [2005]. Nous proposons l'étude de phénomènes de transport radiatif tels que la réfraction par des surfaces non-spéculaires, les effets de flou de bougé et la diffusion de la lumière dans les volumes tels que les nuages. Nous proposons de plus une extension de l'état de l'art en analyse fréquentielle avec l'ajout de l'étude de l'occlusion non-planaire, des SVBRDFs anisotropes ainsi que les systèmes de lentilles. Dans ce cadre, nous présentons l'analyse de la matrice covariance de l'amplitude du spectre, un outil compact d'analyse et compatible avec les méthodes statistiques d'intégrations. Nous montrons l'utilité de cet outil avec différentes applications: le sampling adaptatif avec reconstruction des effets de flou de profondeur et de bougé, l'estimation de noyaux de reconstructions pour l'algorithme de photon mapping et le sampling adaptatif des effets volumiques.

This thesis presents an improvement over the frequency analysis of local light-fields introduced by Durand et al. in 2005. We add into this analysis of light transport operations such as rough refractions, motion effects and scattering in participating media. We further improve the analysis by updating previously proposed operations to handle non-planar occlusions of light, spatially-varying anisotropic BRDFs and multiple lenses. We present the covariance analysis of light transport, a method to estimate the covariance matrix of a local light-field from the set of operations it undergoes. We show the use of such tool with various applications ranging from motion blur and depth-of-field adaptive sampling and filtering, photon mapping kernel size estimation and adaptive sampling of volumetric effects.