Radiosité à base d'ondelettes sur des surfaces paramétriques

• Auteur / Autrice : François Cuny
• Direction : Jean-Claude Paul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réalité virtuelle

Ondelettes

Radiosité

Infographie

Résumé

Dans cette thèse, nous introduisons une méthode générale pour effectuer le calcul de radiosité dans des scènes constituées d’une grande variété de surfaces paramétriques. Contrairement aux approches précédentes qui nécessitaient une triangulation des surfaces en entrée, notre méthode bénéficie de la richesse de la représentation mathématique de la géométrie. Au coeur de notre méthode se trouve le Maillage Virtuel une abstraction de la géométrie initiale permettant d'appliquer les algorithmes classiques d'illumination à des surfaces complexes exactement comme si ces surfaces étaient de simples triangles. Le maillage virtuel est constitué d'un ensemble de domaines normalisés sur lesquels les surfaces sont projetées grâce à une fonction permettant de préserver leurs propriétés énergétiques. Les valeurs de radiosité sont calculées sur ces domaines normalisés avant d’être re-projetées sur les surfaces originales. Nous commençons par démontrer l'efficacité des fonctions ondelettes d’ordre élevé quand elles sont utilisées au sein d’un algorithme cohérent prévu pour gérer l'aspect fonctionnel de la fonction de radiosité. Ensuite, nous décrirons l'implantation dans cet algorithme du maillage virtuel pour les primitives planes à bords quelconques et les morceaux de surfaces quadriques. Nous donnons des exemples d’utilisation de notre méthode sur di vers environnements de réalité virtuelle. Grace à ces exemples nous montrons qu'en intégrant de faon exacte les surfaces courbes dans le processus de résolution, le maillage virtuel permet d’obtenir plus rapidement un rendu, de meilleure qualité et de façon plus naturelle qu'avec les méthodes précédentes.

Ln this thesis we introduce a general purpose method for computing radiosity on scenes made of a large variety of parametric surfaces (including arbitrary planar primitives and low degree curved patches). By contrast with past approaches that require a tessellation of the input surfaces, our method takes advantage of the rich and compact mathematical representation of objects. At its core lies the virtual mesh, an abstraction of the input geometry that allows complex shapes to be illuminated as if they were simple primitives. The virtual mesh is a collection of normalized square domains to which the input surfaces are mapped while preserving their energetic properties. Radiosity values are then computed on these supports before being lifted back to the original surfaces. To demonstrate the power of our method, we describe a high-order wavelet radiosity implementation that uses the virtual mesh. Before this description we show that, with an appropriated implementation, higher order wavelets are actually bringing an improvement over standard hierarchical radiosity and lower order wavelets. Then we describe the implementation of the virtual mesh on arbitrary planar primitives and quadric surface patches. Examples of objects and environments, designed for interactive applications or virtual reality, are presented. They prove that, by exactly integrating curved surfaces in the resolution process, the virtual mesh allows complex scenes to be rendered more quickly, more accurately and much more naturally than with previously known methods.