IFT3730 : Infographie 3D Systèmes et modèles graphiques Pierre Poulin, Derek Nowrouzezahrai Hiver 2013 DIRO, Université de Montréal.

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1 IFT3730 : Infographie 3D Systèmes et modèles graphiques Pierre Poulin, Derek Nowrouzezahrai Hiver 2013 DIRO, Université de Montréal

2 Image Description dun modèle Vision par ordinateur Infographie Traitement dimages Modélisation géométrique Où se situe linfographie? Cf.:Mignotte Imagerie

3 Applications Affichage dinformation –carte géographique, graphique, imagerie médicale, visualisation scientifique, etc. Design virtuel (précision) –CAO (architecture, mécanique, VLSI, etc.) Simulation (réalisme) –pilotages, jeux vidéo, effets spéciaux au cinéma, réalité virtuelle et augmentée, etc. Interfaces usager –fenêtres, icônes, menus, souris

4 Une image numérique Une image numérique peut être vue comme une matrice 2D dont chaque élément (pixel) représente lintensité lumineuse discrète à ce point. Cf.:Max Mignotte

5 Images réelles La scène est constituée dobjets et de transport de la lumière –objets 3D (macroscopiques, mésoscopiques et microscopiques), position, couleurs, propriétés physiques... –sources de lumière, réflexion, réfraction, diffraction, interréflexions, dispersion unique et multiple La scène est vue par un observateur (caméra) –position et orientation, pyramide de vue –lentille, profondeur de champ Image est une représentation 2D de la scène à un moment précis et telle quobservée par une caméra Note: tous les éléments de la scène peuvent être en mouvement

6 Images synthétiques Une scène synthétique 3D typique (minimale) –Géométrie des objets 2D ou 3D de la scène –Textures et paramètres de réflexion/réfraction –Source(s) de lumière directes –Caméra(s) synthétique(s) Formation dune image dune taille donnée Animation est constituée dune séquence dimages affichées dans le temps

7 Exemple typique dune scène 3D Source lumineuse Objets 3D (ayant couleur, texture, paramètres de réflexion, etc.) Pyramide de vue Caméra Virtuelle Image (rendu)

8 (Depth Buffer) Systèmes graphiques (1) Modèle 3D Logiciel graphique API (OpenGL) CPU Mémoire (cache,RAM, disque…) Aliassage Crédit E.Angel

9 Tampon daffichage (frame buffer) –pixels (picture elements) –VRAM (video random access memory) –bits par pixel : nombre de couleurs représentables –palette de couleur : 4 bits (16), 8 bits (256) –true-color : 16 bits (65k), 24 bits (16M) Tampon de profondeur (depth buffer) –Contient des données de profondeur Systèmes graphiques (2)

10 API (Application Programmers Interface) Librairie(s) permettant à un programme davoir une interaction transparente avec le matériel Fonctions de haut niveau Indépendant de limplémentation et du matériel OpenGL, Direct3D, VRML, Java-3D, etc. Programme dapplication API librairie graphique Matériel METTRE LA FIGURE 1.22 DE ANGEL Crédit E.Angel

11 API OpenGL (1) Objets (primitives) –points, lignes, triangles, polygones, courbes, surfaces paramétriques, etc. –Exemple: /* Dessin dune droite entre (0,0,0) et (1,1,1) */ glBegin(GL_LINES); glVertex3f(0.0,0.0,0.0); /* Vertex: un point 2D-3D */ glVertex3f(1.0,1.0,1.0); glEnd( );

12 API OpenGL (2) Caméra –gluLookAt (fX, fY, fZ, tX, tY, tZ, …); –gluPerspective (viewField, …); Source de lumière –glLight (…);

13 Pipeline géométrique Primitives graphiques (points, lignes, polygones) Transformations géométriques –multiplication par une ou plusieurs matrice(s) Clipping dans la pyramide de vue Projection –transformations matricielles Discrétisation (rasterization) en pixels et calcul de la couleur