Rendu raliste en synthse dimages'

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Rendu réaliste en synthèse dimages.

• Le lancer de rayons

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Organisation

• Introduction au lancer de rayons
• Principe
• Modèle dillumination associé
• Algorithme récursif
• Limitations
• Le lancer de faisceaux
• Principe
• Algorithme
• Résultats et limitations

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Organisation

• Lancer de rayons distribués
• Modèle dillumination
• Intégration de Monte Carlo
• Résultats et limitations
• Accélération du lancer de rayons
• Objectifs
• Hiérarchie de volumes englobants
• Subdivision spatiale régulière et irrégulière
• Accélération matérielle

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Introduction au lancer de rayons
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Objectifs

• Elimination des parties cachées Appel 68
• Travail dans lespace objet.
• Indépendant de la géométrie.
• Détermination de léclairage Witted 80
• Fondé sur les lois doptique géométrique
• Ombres propres et ombres portées.
• Inter-réflexions lumineuses.

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Principe géométrique

• Ligne il-pixel
• Objet visible
• Rayons lumineux
• Couleur du pixel
• Impossible de suivre tous les rayons lumineux
• Trajet inverse des rayons lumineux

Plan image
Pixel
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Modèle déclairage

• Equation du rendu

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Modèle déclairage

• Simplification directionnelle

• Pour simuler lombrage sur les objets
• Prise en compte des sources lumineuses

• Prise en compte des réflexions et transmissions

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Modèle déclairage

• Prise en compte des autres direction

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Modèle déclairage

• Expression du modèle

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Modèle déclairage

• Modèle local
• Reflets spéculaires

Intensité lumineuse sur un rayon
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Modèle déclairage

• Modèle Local

Calcul des ombres portées
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Modèle déclairage

• Modèle Local

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Modèle déclairage

• Reflets spéculaires

Calcul du rayon réfléchi
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Modèle déclairage

• Reflets spéculaires

Calcul du rayon réfracté
Utilisation de la loi de Descarte
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Modèle déclairage

• Arbre de rayons

Pixel
Plan image
Pixel
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Algorithme
Couleur LR(origine,direction,profondeur) //
origine et direction sont des vecteurs de R3
Si profondeurgtMax_Prof Alors
couleurNoir // choix discutable mais que mettre
? Sinon --Calcul et tri des
intersections Si intersection
Alors Calcul du Ilocal (C_locale) Calcul du
rayon réfléchi (D_réfléchi) Calcul du rayon
réfracté (D_réfracté) C_réfléchi LR(Pt-inter,
D-réfléchi,profondeur1) C_ réfracté
LR(Pt-inter, D-réfracté,profondeur1) couleur
Somme des 3 composantes couleurs Sinon
couleur couleur de fond
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Résultat
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Critiques du Lancer de Rayons

• Pas déclairage indirect
• Les sources sont visées explicitement

Miroir
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Critiques du Lancer de Rayons

• Eclairage diffus mal représenté
• Seules deux directions sont prises en compte

Platre
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Critiques du Lancer de Rayons

• Aliassage et disparition de petits objets

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Critiques du Lancer de Rayons

• Temps de calcul important
• Intersections
• Nombre de rayons
• Illumination calculée dans lespace image
• Stockage au niveau du pixel
• Recalculée pour chaque image

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Lancer de Faisceaux

• Réduction des problèmes daliassage pour le
  lancer de rayons

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Le lancer de faisceau

• Objectifs
• réduire laliassage de limage
• Echantillonner correctement lécran
• Peu de rayons dans le vide
• De nombreux rayons dans les régions image
  complexes
• Utiliser la cohérence de la scène et des rayons
• De nombreux rayons suivent des chemins voisins
• Un objet recouvrant un pixel peut recouvrir les
  voisins

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Le lancer de faisceau

• Familles de solutions
• Ensemble de rayons dépaisseur infinitésimale
• Sinya 87
• Algorithmes fondés sur des rayons volumiques
• Cônes Amanatides 84
• Pyramides Heckbert 84
• Algorithmes hybrides (1) (2)
• Marks 88, Ghanzanfarpour 92

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Le lancer de faisceau
Le faisceau primaire rencontre un seul polygone
La couleur des pixels est celle de l objet
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Le lancer de faisceau
Le faisceau primaire rencontre un ou
plusieurspolygones partiellement
Couleur des pixels de l'écran ?
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Le lancer de faisceau
Deux solutions - Subdivision de l'écran -
Utilisation d'un L.R
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Le lancer de faisceau
Critère de choix entre une subdivision et un LR
F nombre total de polygones dans la scène D
profondeur de la scène Fw nombre de polygones
dans le faisceau Ew largeur de l'écran en pixels
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Intersection scène-faisceau
Positionnement d'un objet par rapport au faisceau
Intersection arêtes faisceau-plan polygones
intersections 2D entre
polygones
Subdivision spatiale régulière
Subdivision régulière de la boite englobante
Optimisation
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Traitement de la réflexion
La réflexion est une transformation linéaire
Calcul et traitement du faisceau réfléchi
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Traitement de la réfraction
La réfraction nest pas une transformation
linéaire
Calcul du faisceau réfracté et de sa courbure
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Traitement des ombres portées
Traitées par un LR conventionnel ou par LF
Faisceau dombre vide
Faisceau dombre totalement bloqué
Faisceau dombre partiellement bloqué
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Résultats

• Image calculée par lancer de faisceau

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Résultats

• Subdivisions des faisceaux primaires

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Résultat
Subdivisions des faisceaux dombre
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Résultat
Subdivisions des faisceaux réfléchis
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Analyse
Lancer de rayons distribués pénombre bruitée.
Lancer de faisceaux pénombre correcte.
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Analyse
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Analyse
Lancer de rayons Disparition de petits objets.
Lancer de faisceaux pas de perte de précision.
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Bilan