Thèse soutenue

Rendu réaliste de matériaux multicouches à l’aide de matrices de transfert
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Rasolonjatovo Randrianandrasana
Direction : Laurent LucasMichaël Krajecki
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Info - Informatique
Date : Soutenance le 17/12/2020
Etablissement(s) : Reims
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Numérique et de l’Ingénieur (Reims, Marne)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (CRESTIC) EA 3804 (Reims, Marne)
Jury : Président / Présidente : Céline Loscos
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Lucas, Tamy Boubekeur, Kadi Bouatouch, Lionel Simonot, Patrick Callet, Michaël Krajecki
Rapporteurs / Rapporteuses : Tamy Boubekeur, Kadi Bouatouch

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

Les travaux présentés dans cette thèse s'intéressent à la modélisation, à l'acquisition et à la simulation de matériaux multicouches.Nous nous sommes dans un premier temps intéressés au rendu de matériaux spéculaires à couches minces, avec pour objectif la simulation réaliste du Cielo, un type de vitrage utilisé par notre partenaire industriel pour la conception des toits panoramiques équipant ses véhicules. Dans ce cadre, nous avons identifié et présenté deux approches que nous qualifions respectivement d'approche sommatoire et d'approche matricielle, permettant de simuler les phénomènes optiques en jeu. Bien que ces deux approches aboutissent aux mêmes résultats, l'approche matricielle présente néanmoins l'avantage d'offrir un formalisme compact et extensible. Cependant, les calculs ondulatoires sous-jacents nécessitent une description précise de la structure des matériaux considérés, des ingrédients souvent gardés sous scellés dans l'industrie. Nous avons montré que lorsque ces données sont manquantes, la modélisation inverse de la structure d'un tel matériau reste dans certains cas possible, par un procédé ellipsométrique.Au-delà des couches minces, ce travail a été pour nous un point de départ qui nous a permis d'explorer de manière générale et approfondie la famille des matériaux multicouches peuplant notre quotidien et les problématiques de simulation auxquelles ces matériaux sont assujettis. En particulier, nous nous sommes intéressés à la modélisation de l'apparence de matériaux constitués de couches rugueuses et présentant des effets de diffusion volumique comme c'est le cas des matériaux incluant des couches de pigments ou ayant subi une altération due au temps et/ou à leur environnement. Si des approches de référence ont déjà été proposées par la communauté, la simulation efficace de cette classe de matériaux dans des budgets de temps raisonnables et maîtrisés reste une problématique ouverte majeure.Pour adresser ces problèmes d'efficacité, nous avons étendu l'approche matricielle de manière à prendre en charge efficacement le transport de lumière survenant dans cette classe de matériaux. Dans ce cadre, nous avons proposé une représentation simplifiée des flux lumineux voyageant dans la structure, exploitant les propriétés de convolution de la fonction de phase de Henyey-Greenstein. Les résultats obtenus avec cette approche montre une évolution significative en terme de fidélité visuelle, par rapport aux méthodes antérieures. Celle-ci démontre également un bon niveau d'accord en respect des méthodes de référence, tout en garantissant des coûts de calcul constants et une variance faible en comparaison des approches stochastiques existantes.