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Synthèse dimages. Imagerie Numérique - 2 Chaîne de Synthèse Modélisation Réel RenduImage Fichier Scène ex. VRML,... Fichier Image ex. BMP, JPG,... Elimination.

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1 Synthèse dimages

2 Imagerie Numérique - 2 Chaîne de Synthèse Modélisation Réel RenduImage Fichier Scène ex. VRML,... Fichier Image ex. BMP, JPG,... Elimination des parties cachées Illumination des objets

3 Imagerie Numérique - 3 Introduction Lois de loptique géométrique (Descartes) –Modèle le plus simple (rayon lumineux) –Propagation rectiligne, principe du chemin inverse –Rayon incident, réfléchi et transmis dans le même plan Approches locales –Seuls les éclairages directs sont pris en considération –Permet dexpliquer les effets simples (ombre, pénombre, pleine lumière) –Les effets des éclairages indirects sont simulés (souvent de manière assez approximative). n1 n2

4 Imagerie Numérique - 4 Introduction

5 Rendu Illumination (approches locales)

6 Imagerie Numérique - 6 Modèle de réflexion Un modèle de réflexion décrit linteraction entre la lumière et une surface en fonction des propriétés du matériau constitutif de la surface ainsi que de la nature de la lumière et de son incidence. lumière incidente normale réflexion spéculaire Réflexion diffuse lumière réfractée lumière réfléchie lumière transmise Une partie du flux lumineux est absorbée par le matériau.

7 Imagerie Numérique - 7 Paramètres Lumière & Matière Source lumineuse –couleur de la lumière –ambiante, ponctuelle, directionnelle, spot –intensité, facteur datténuation Matériaux des objets –couleur propre (diffuse et spéculaire), couleur émissive. –surface lambertienne, spéculaire, mixte –transparence –textures Flat : une seule couleur par facette lambertiennesp é culairediffuse directionnelle

8 Imagerie Numérique - 8 Le modèle Lambertien intensité lumineuse diffuse Incidence normale ; énergie conservée énergie dispersée Incidence nulle ; Pas dénergie I l

9 Imagerie Numérique - 9 Le modèle dillumination de Phong permet de calculer la quantité de lumière réfléchie spéculaire allant vers lobservateur en fonction du matériau. Le modèle de Phong intensité lumineuse réfléchie : Angle entre le rayon de lumi è re r é fl é chie R et l observateur V : Luminance sp é culaire : Brillance de l objet L N R V

10 Imagerie Numérique - 10 direction spéculaire Réflectance pour un matériau lambertien (pas de spécularité) Réflectance pour un matériau légèrement spéculaire Réflectance pour un matériau moyennement spéculaire coupe de la surface par le plan Le modèle de Phong

11 Imagerie Numérique - 11 Si on change la brillance Le modèle de Phong Si on déplace une source lumineuse

12 Imagerie Numérique - 12 Réflectance avec léclairage 1 Réflectance avec léclairage 2 (pour le même matériau) Ce modèle corrige une faiblesse du modèle de Phong en ce qui concerne la composante spéculaire ; en effet, pour beaucoup de matériaux (métalliques, entre autres), la protubérence spéculaire augmente avec langle dincidence et sécarte de la direction de spéculaire. Le modèle de Cook-Torrance

13 Rendu Algorithmes de Rendu

14 Imagerie Numérique - 14 Le rendu des polygones Etant donné un modèle dillumination local (ex. Phong), comment « rendre » en globalité les polygones de la scène ? Les algorithmes de rendu travaillent presque toujours avec des maillages de polygones... c est beaucoup plus simple et rapide ! Algorithmes de rendu –fil de fer –rendu facette –Gouraud –Phong –Texturation

15 Imagerie Numérique - 15 Rendu facette (flat shading) Cest lalgorithme le plus simple dans la mesure où il ny a pas dinterpolation entre les faces. Tous les points dune face ont la même normale. Les points sont rendus en utilisant le modèle dillumination Lambertien, par exemple. Les arêtes entre faces sont partout visibles (discontinuité des normales).

16 Imagerie Numérique - 16 Gouraud Cet algorithme améliore le rendu en faisant une interpolation entre les faces appartenant à un même groupe (smoothing group). On attribue à chaque sommet une normale qui est la moyenne des normales des faces aboutissant au sommet.

17 Imagerie Numérique - 17 Gouraud (suite) Calcul de lintensité réfléchie sur chaque sommet (avec le modèle dillumination de Phong par exemple). Linterpolation des intensités réfléchies (ou plus simplement des couleurs) se fait alors le long des arêtes et ensuites dans les faces. Plus rapide que de calculer lillumination pour chaque pixel. Le rendu spéculaire nest pas de très bonne qualité; en effet, une réflexion spéculaire doit apparaître à un sommet pour être rendue. y x Ymin Ymax Y

18 Imagerie Numérique - 18 Phong Interpolation des normales plutôt que des couleurs Méthode dinterpolation identique Lintensité réfléchie nest calculée quaprès interpolation des normales. Le rendu spéculaire est de bien meilleure qualité que dans le cas de lalgorithme de Gouraud. ligne de scanning

19 Imagerie Numérique - 19 Les arêtes visibles séparent des faces appartenant à des groupes différents. Phong

20 Imagerie Numérique - 20 Rendu facette Gouraud Phong

21 Imagerie Numérique - 21 Comparaison des algorithmes de rendu –Rendu facette (pas dinterpolation) Couleur constante pour chaque polygone Peu coûteux –Gouraud (interpolation des couleurs) Rendu pour chaque sommet Interpolation linéaire des couleurs sur le polygone Coût : 3 entiers additionnés pour chaque pixel –Phong (interpolatation des normales) Calcul des normales des sommets Interpolation linéaires des normales sur le polygone Utilisation des normales interpolées pour rendre chaque pixel (cher !) Coût : de 10 à 100 opérations sur des réels pour chaque pixel Gwen: Que repr é sentent les entiers ajout é s pour Gouraud: Cet en fait le mode de calcul. On parcours chaque arete via Bresenham et ensuite on parcours chaque ligne... Phrase pas comprise pour la texturation : use those coordinates to do texture lookup for each pixel Gwen: Que repr é sentent les entiers ajout é s pour Gouraud: Cet en fait le mode de calcul. On parcours chaque arete via Bresenham et ensuite on parcours chaque ligne... Phrase pas comprise pour la texturation : use those coordinates to do texture lookup for each pixel

22 Imagerie Numérique - 22 Gouraud - exercice Calculer la couleur du pixel M. A(1,0,0) C(1,1,0) B(0,0,1) 0.5 M F 0.9 E 0.6

23 Imagerie Numérique - 23 Modèle dillumination dOpenGL Adaptation du modèle Phong AmbiantEmissionRéflectanceIntensité atténuée


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