Modèles pour la simulation de phénomènes naturels en images de synthèse

par Laurent Da Dalto

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de René Caubet.

Soutenue en 1997

à Toulouse 3 .

mots clés

• Traitement d'images -- Techniques numériques
• Éclairage naturel -- Simulation par ordinateur
• Nature -- Simulation par ordinateur

Résumé

Les phenomenes naturels sont omnipresents dans notre environnement. Ils jouent un role essentiel dans le realisme d'une image. En image de synthese, leur prise en compte requiert la modelisation de phenomenes complexes. Le phenomene naturel le plus connu est celui a l'origine des milieux participants. Ces milieux sont composes de particules reagissent avec les rayons lumineux par des phenomenes d'attenuation ou d'amplification. Pour ces milieux, nous avons developpe un premier modele permettant de representer le volume de maniere statique et integrant l'ensemble de ses phenomenes optiques. Les ombres portees par le volume et les objets sont egalement modelisees. Ce modele a ete etendu pour permettre de prendre en compte l'aspect dynamique des fluides propre aux milieux participants. Le modele final est tres proche de la realite physique puisqu'il inclut les lois de la thermodynamique, de l'hydrodynamique et de la mecanique des fluides. Ainsi la forme et l'evolution du milieu sont totalement controlees par ces lois. A une plus grande echelle, l'eclairag naturel fait egalement partie de phenomenes naturels. Pour sa prise en compte, il est necessaire de considerer la position du soleil et l'eclairement de l'ensemble de la voute celeste. La plupart du temps, pour simuler un eclairage naturel, on se contentait de positionner manuellement le soleil sur la voute. Le modele que nous proposons permet de positionnement automatiquement le soleil en fonction des references spatiales (longitude, latitude) et temporelles (heure, date) du lieu d'observation. Nous utilisons ensuite un modele normalise d'eclairage par le ciel pour illuminer la scene. Enfin, certains phenomenes naturels sont fortement lies a la chaleur. Il est necessaire de se placer dans le proche ou moyen infrarouge pour les obsserver. Notre modele propose une representation complete de la simulation de la vision dans l'infrarouge.

Titre traduit

Models for natural phenomena simulation in computer graphics

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