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Abstract

Cet ouvrage se consacre à la représentation hiérarchique de la lumière et à ses multiples applications. Dans un premier temps, nous définissons une représentation du flux de lumière incident à un observateur. Le caractère volumétrique de notre représentation permet d'obtenir un rendu incrémental de l'image après des modifications géométriques de la scène.

Le principe de base consiste à conserver l'ensemble des calculs du rendu à l'intérieur d'une structure hiérarchique. Nous traçons d'abord un grand nombre de chemins de lumière approximant le flux et les conservons à l'intérieur d'une hiérarchie de volumes englobants. La mise à jour de la structure après un changement apporté à la scène nous permet d'effectuer un rendu incrémental tenant compte des effets d'ombres, de textures, de réflexions et de réfractions. L'ensemble de la structure constitue une représentation de la visibilité du point de vue de l'observateur. En la réutilisant astucieusement, le rendu incrémental requiert peu de calculs lorsque la structure ne change pas beaucoup d'un rendu à l'autre.

Dans un deuxième temps, nous utilisons essentiellement la même structure à partir d'un autre point de vue : celui d'un point de lumière. La représentation hiérarchique du flux émis d'un point de lumière nous permet de faire le rendu rapide de l'illumination, en particulier celle produite par la présence de miroirs et d'objets réfracteurs dans la scène. Pour traiter l'illumination, nous considérons la densité du flux ou irradiance le long des chemins de lumière. L'utilisation de chemins géométriques pour représenter le flux de lumière permet de rendre compte de son caractère volumétrique. Ainsi nous obtenons non seulement une procédure permettant de calculer l'illumination sur n'importe quel type de surface, mais également une façon de faire le rendu d'un milieu de particules illuminées par un flux complexe de lumière.

Le principal désavantage d'une telle approche se situe essentiellement dans l'espace mémoire nécessaire pour conserver les chemins de lumière approximant le flux. Pour réduire cet espace mémoire, nous proposons une allocation adaptative des structures, notamment les chemins de lumière et les volumes englobants de la hiérarchie. Dans certaines situations, la quantité de mémoire peut devenir 100 fois moins importante et ce, sans aucune perte de généralité.

Dans le cadre de cet ouvrage, nous nous restreignons à quelques hypothèses de travail. En particulier, nous ne traitons que les sources ponctuelles de lumière ainsi que les surfaces spéculaires parfaitement lisses. Nous supposons également que l'observateur conserve le même point de vue lors du rendu incrémental. Par conséquent, nous esquissons dans un troisième temps dans quelle mesure il est possible de généraliser notre approche pour éliminer certaines de ces restrictions.

Online version

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BibTeX

@PhdThesis{Briere:1999:PHD,
  author =       "Normand Bri{\`e}re",
  title =        "Repr{\'e}sentation hi{\'e}rarchique de flux lumineux",
  month =        jan,
  year =         1999,
  type =         "Ph.D. Thesis",
  school =       "D{\'e}partement d'Informatique et Recherche 
                  Op{\'e}rationnelle, Universit{\'e} de Montr{\'e}al",
}