Représentations efficaces pour les réflectances mesurées : modélisation et édition

Efficient representation for measured reflectance : modelisation and edition

• Auteur / Autrice : Alban Fichet
• Direction : Nicolas Holzschuch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• 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)
• Partenaire(s) de recherche : ANR MATERIAL : Reproduction de textures d'objets d'art ancien à base de micro-géométrie – MATERIAL
• Jury : Président / Présidente : Jean-Michel Dischler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Holzschuch, Stefanie Wuhrer, Alexander Wilkie, Xavier Granier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Dischler, Reinhard Klein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Visualisation

Réflectivité bidirectionnelle

Anisotropie

Hyperréalisme

Mots clés libres

Photoréalisme

Brdf

Materiaux

Édition

Apparence

Photorealism

Reflectance properties

Materials

Visualisation

Edition

Appearance

Résumé

L'informatique graphique a prouvé son utilité dans de nombreux domaines. Du prototypage industriel en passant par les loisirs avec le cinéma ou le jeu vidéo ou encore pour l'archivage du patrimoine historique. Elle permet la création d'image à partir de scènes virtuelles. L'un des objectifs de l'informatique graphique est la génération de rendus photo-réalistes. Une part importante est due à la fidélité des modèles de matériaux. Ainsi, leur étude ainsi que celle des réflectances est capitale.Les matériaux mesurés ont pris de l'importance en informatique graphique. Ils sont efficaces pour la représentation de matériaux homogènes. Cependant, pour les matériaux avec une variation structurelle spatiale, leur numérisation, utilisation pour le rendu, stockage et édition révèle de nombreuses difficultés. Cette thèse se propose de présenter des méthodes pour le traitement et l'édition de tels matériaux.Nous proposons une technique pour l'acquisition rapide de matériaux anisotropes avec variation spatiale à partir d'un nombre restreint d'illuminations et avec un point de vue fixe. Cette méthode est adaptée pour des mesures ne requérant pas une fidélité critique. Alors que d'autres techniques nécessitent un système de mesure couteux et une durée d'acquisition importante, notre technique permet d'obtenir un point de départ pour l'édition à partir de paramètres issus de matériaux réels.Ensuite, nous proposons une procédure pour l'approximation de données mesurées par une fonction analytique. Elle permet de réduire significativement l'emprunte mémoire requise par le stockage des données mesurées tout en proposant l'édition aisée du matériau ainsi représenté. Il est aussi possible de modifier la distribution spatiale des matériaux et ainsi remplacer des matériaux d'une surface par ceux d'une autre.Enfin, nous proposons une méthode permettant l'utiliser une partie des propriétés de réflectances de matériaux pour les fusionner avec celles d'un second. Cette méthode permet aussi l'édition des deux caractéristiques indépendamment l'une de l'autre de façon intuitive.

Computer graphics is a valuable tool used from industrial applications to entertainment; it enables creation of images from virtual scenes. One of the aims of computer graphics is to generate photorealistic scenes; an important part of realism is relying on the accuracy of material models. Hence, the study of material models and reflectances is crucial.Recently, measured materials gained popularity. This works well for uniform materials but spatially varying materials present multiple challenges in acquisition, storage, rendering and edition. This thesis presents methods for processing and editing measured materials.We propose a technique for fast acquisition of anisotropic spatially varying bidirectional reflectances (SVBRDF) with a limited amount of light directions and a fixed point of view. While not suitable for high fidelity measurements, it gives a starting point to edit a real-world material while other techniques require lengthy measurement time and complex granty setups.Then, we propose a pipeline to fit measured materials (BTF) to analytical materials (BRDF). This technique drastically decreases the memory footprint of a measured material by approximating it with analytical BRDFs parametrized with 2D maps. It allows direct edition of those 2D maps and combination of different materials from various datasets.Finally, we introduce a method to mix the reflectance properties of two materials. We can use the shininess of a material with the anisotropy of another while allowing edition of each contribution separately.