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Représentations d'arbres réalistes et efficaces pour la synthèse d'images de paysages

Meyer Alexandre
Thèse de doctorat, Universit� Joseph Fourier. décembre 2001.
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Cette th�se, situ�e dans le cadre de la synth�se d'images de paysages, est consacr�e � des repr�sentations d'arbres adapt�es soit au rendu de haute-qualit�, soit au rendu temps r�el. Les techniques de mod�lisation d'arbres donnent � ce jour de bons r�sultats en terme de diversit� d'esp�ces et de formes repr�sentables. Cependant, leur repr�sentation g�om�trique n�cessite une multitude de polygones repr�sentant des d�tails fins, source d'un co�t de calcul important et de gros probl�mes d'aliassage lors du rendu de l'image. Pourtant, la construction de niveaux de d�tails par simplification de maillage ne peut s'appliquer � un arbre sans en modifier l'opacit� et l'illumination globale, � cause du caract�re disparate et non continu du feuillage. En suivant l'id�e de repr�senter un ensemble de primitives (feuilles ou branches) par paquet int�grant les aspects g�om�triques et photom�triques, nous avons con�u deux nouvelles repr�sentations. La premi�re, destin�e au rendu haute-qualit�, est bas�e sur le calcul analytique du mod�le d'illumination global d'une g�om�trie repr�sentant un rameau d'aiguilles de conif�re. En nous servant des connaissances a priori concernant la distribution g�om�trique des aiguilles, nous avons mis au point une hi�rarchie de trois \shaders capables de repr�senter � une �chelle donn�e les effets cumul�s des niveaux plus fins, sans avoir � les �chantillonner, et en tenant compte de l'auto-ombrage et de la visibilit�. Le caract�re analytique de ces \shaders permet � la fois d'acc�l�rer consid�rablement les temps de calculs et d'obtenir des images de qualit�, en particulier avec tr�s peu d'aliassage. La deuxi�me, destin� au rendu temps r�el, se compose d'une hi�rarchie d'images correspondant � l'�chantillonnage des directions de vue et de lumi�re, que nous affichons � l'aide de \billboards en interpolant les images. Nous y associons une structure de visibilit� pr�-calcul�e, bas�e sur des {\em cubes de visibilit�}, pour traiter l'auto-ombrage et l'ombrage en temps interactif. Notre impl�mentation permet l'affichage interactif d'une for�t de 1000 arbres avec illumination, auto-ombrage, ombrage, et avec possibilit� de d�placer interactivement la source de lumi�re.

Images and Movies

 

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  Document complet
 
pdf 31 Mo
  Introduction et �tude de cas
 
pdf 10 Mo
  Etat de l'art
 
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  Shader analytique
 
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  Arbres temps r�el avec shading et ombrage
 
pdf 6.3 Mo
  Conclusion et annexes
 
pdf 0.2 Mo
  Bibliographie
 
pdf 41 Ko

BibTex References

@phdthesis{Mey01,
author = {Alexandre Meyer},
title = {Repr\'esentations d'arbres r\'ealistes et efficaces pour la synth\`ese d'images de paysages},
school = {Universit� Joseph Fourier},
keywords = {Synth\`ese d'Images, Sc\`enes Naturelles, Mod\`eles d'Illumination, Lancer de Rayons, Niveaux de D\'etails},
month = dec,
year = 2001,
adviser = {Claude Puech}
}

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