Synthèse d’images Introduction Doc. non diffusé En cours d’élaboration

Galerie de travaux Cours de modélisation

L'image dans le processus cognitif Slide à construire au départ de mes notes D:\user\Phil\FacArchi\Cours\CAO\Cours CAO\_Plan et notes\3dsplan10.doc

Image de synthèse Modèle = géométrie 3D cartésien + matière + lumières Programme de rendu en Image de Synthèse = ensemble d’algorithmes pour calculer la couleur de chaque pixel de l’image àpd : Du modèle De la position de l’observateur Image = ensemble de pixels Le modeleur et le moteur de rendu sont donc 2 éléments qui peuvent être découplés. Le moteur étant souvent greffé sur le modeleur comme un plug-in.

Logiciels et moteurs de rendu Autocad + Mental Ray (payant; gratuit, edu) Alternatives (modeleur + moteur de rendu) Sketchup (gratuit) + Kerkythea (gratuit) + Vray (payant) Blender (libre) 3DSMax + Mental Ray (payant; gratuit, edu) … Voir Support réalisation.doc

Import/export de modèle 3D Les moteurs de rendus ramènent la géométrie à un ensemble de facettes orientées 2 filières complémentaires Réduction du nb de faces Groupe de lissage = couleur interpolée entre facettes d’1 même groupe Pertes lors des transferts. Conversion vers maillage ou triangulation. Voir page cours IS import

Couleur, interaction entre lumière et matière Réflectance d’un matériau = énergie réfléchie (spéculaire+diffuse) / énérgie totale

Illumination locale Décrit pour chaque surface individuellement la réflexion et la transmission de la lumière => fourni l’intensité, la couleur, la distribution de la lumière. Ces propriétés sont définies au niveau du matériau. Les algorithmes d'illumination locale décrivent uniquement la manière dont les surfaces individuelles reflètent ou transmettent la lumière. En se basant sur une description de la lumière arrivant sur une surface, ces algorithmes mathématiques, appelés ombrages dans 3ds Max Design, prédisent l'intensité, la couleur et la distribution de la lumière quittant cette surface. En conjonction avec une description de matériau, les différents ombrages détermineront, par exemple, si une surface apparaîtra comme du plastique ou du métal ou si elle sera lisse ou rugueuse. 3ds Max Design offre une interface puissante de définition d'un large ensemble de différents matériaux de surface. Après la définition du mode d'interaction d'une surface individuelle avec la lumière au niveau local, la tâche suivante consiste à déterminer d'où provient la lumière arrivant sur la surface. Avec le système de rendu de lignes de balayage standard de 3ds Max Design, seule la lumière provenant directement des sources lumineuses elles-mêmes est prise en compte dans l'ombrage. Pour des images plus précises cependant, il est important de ne pas uniquement tenir compte des sources lumineuses, mais aussi du mode d'interaction de toutes les surfaces et objets de l'environnement avec la lumière. Par exemple, certaines surfaces bloquent la lumière, projetant des ombres sur d'autres surfaces ; certaines sont brillantes, auquel cas on y voit les réflexions d'autres surfaces ; certaines sont transparentes, auquel cas on voit d'autres surfaces à travers ; et certaines reflètent la lumière sur d'autres surfaces.

Illumination globale Plusieurs algorithmes avec en balance: Le temps de calcul La mesure exacte de la distribution de la lumière sur l’ensemble de la scène. La photométrie est la mesure de la lumière. Les rendus d’archi s’écartent assez volontiers de représentations fidèles et hyperréalistes. Photométrie Lorsque vous utilisez des lumières photométriques, 3ds Max Design produit une simulation physique de la propagation de la lumière dans un environnement. Les résultats assurent un rendu très réaliste, ainsi qu'une mesure exacte de la distribution de la lumière sur l'ensemble de la scène. La photométrie est la mesure de la lumière. Cette rubrique présente les quantités utilisées pour définir et mesurer la lumière. Plusieurs théories décrivent la nature de la lumière. Dans cette section, nous allons définir la lumière en tant qu'énergie irradiante capable de produire une sensation visuelle chez un observateur humain. Lors de la conception d'un système d'éclairage, il est intéressant d'évaluer ses effets sur le système visuel de l'être humain. C'est pourquoi la photométrie a été développée pour mesurer la lumière, en tenant compte des aspects psychophysiques du système d'interaction vision/cerveau de l'être humain. Quatre quantités photométriques sont utilisées dans le système de simulation d'éclairage : Flux lumineux Eclairement Luminance Intensité lumineuse Le flux lumineux est la quantité d'énergie lumineuse par unité de durée qui atteint, quitte ou passe à travers la surface. Lumen (lm) est l'unité de flux lumineux dans le système international (SI) et le système américain (AS) d'unités. Si l'on conçoit la lumière sous la forme de particules (photons) qui se déplacent dans l'espace, le flux lumineux d'un faisceau de lumière qui atteint une surface est proportionnel au nombre de particules qui touchent la surface durant 1 seconde. L'éclairement est le flux lumineux sur une surface de la zone. Cette quantité permet de décrire le niveau d'éclairement d'une surface sans que cette mesure dépende de la taille de cette surface. L'unité SI d'éclairement est le lux (lx), qui équivaut à 1 lumen par mètre carré. L'unité d'éclairement du système américain (SA) est le pied-bougie, qui équivaut à 1 lumen par pied carré. Une partie de la lumière d'une surface est reflétée sur l'environnement. La lumière reflétée sur une surface dans une direction spécifique est appelée luminance, la quantité qui est convertie pour afficher les couleurs et générer un rendu réaliste de la scène. La luminance est mesurée en candelas par pouce carré. A l'origine, le candela a été défini comme l'intensité lumineuse émise par une simple bougie de cire. En définitive, l'intensité lumineuse est l'énergie lumineuse par unité de temps émise par une source dans une direction donnée. L'unité de mesure de l'intensité lumineuse est le candela. L'intensité lumineuse permet de décrire la distribution directionnelle d'une source de lumière, c'est-à-dire de spécifier la variation de l'intensité lumineuse d'une source de lumière en fonction de la direction suivie. Comme 3ds Max Design fonctionne avec ces valeurs photométriques physiques, il peut fournir des simulations réelles exactes de l'éclairage et des matériaux

Illumination globale avec radiosité Une scène rendue sans radiosité La même scène rendue avec radiosité La radiosité est une technologie de rendu qui simule de manière réaliste les interactions de la lumière dans un environnement. Cette rubrique vous présente les concepts liés à la radiosité et la manière dont cette technique d'illumination globale est associée à d'autres techniques de rendu disponibles dans 3ds Max Design. Ces informations vous aideront à déterminer la technique la mieux adaptée à la tâche de visualisation que vous souhaitez réaliser. En simulant plus précisément l'éclairage de votre scène, la radiosité vous offre des avantages importants par rapport aux lumières standard : * Qualité d'image améliorée : la technologie de radiosité de 3ds Max Design génère des simulations photométriques plus précises de l'éclairage de vos scènes. Les effets tels que la lumière indirecte, les ombres douces et le débordement de couleur entre des surfaces génèrent des images d'un réalisme naturel qu'il est impossible d'atteindre avec un rendu de lignes de balayage standard. Ces images vous donnent une meilleure représentation, plus prévisible, de l'apparence de vos conceptions dans des conditions d'éclairage spécifiques. * Eclairage plus intuitif : conjointement aux techniques de radiosité, 3ds Max Design fournit également une interface d'éclairage réel. Au lieu de spécifier l'intensité de l'éclairage avec des valeurs arbitraires, vous pouvez désormais utiliser des unités photométriques (lumens, candelas, etc.) pour paramétrer l'intensité de l'éclairage. De plus, les caractéristiques des installations d'éclairage réelles peuvent être définies à l'aide de fichiers normalisés de distribution de l'intensité lumineuse (tels que IES, CIBSE et LTLI), disponibles auprès de la plupart des fabricants d'éclairages. Grâce à l'utilisation d'une interface d'éclairage réel, vous pouvez configurer de manière plus intuitive l'éclairage de vos scènes. Vous pouvez vous concentrer davantage sur l'exploration de votre conception que sur les techniques graphiques informatiques requises pour les visualiser avec précision.

Mode de distribution de la lumière dans le monde physique Photons Ils voyagent depuis la source lumineuse jusqu'à ce qu‘ils rencontrent une surface La surface absorbe certains photons et en dissémine d’autres. Le fait que des photons se déplaçant à une longueur d'onde donnée sont absorbés alors que d'autres ne le sont pas détermine la couleur de la surface.

Réflexion spéculaire vs diffuse Un miroir est un exemple de surface parfaitement spéculaire La plupart des matériaux affichent un certain degré de réflexion à la fois spéculaire et diffuse.

Lancer de rayons (raytrace) Pour chaque pixel Œil (pt focal) Pixel de l’image ∩ Surface (1) Pour chaque lumière Source lumineuse Transparence ou reflection => itération (2)

Radiosité

Débordement de couleur Le débordement de couleur résulte de l'inter-réflexion de la lumière entre les objets de la scène En haut : débordement excessif de la couleur En bas : débordement de la couleur éliminé

Lumieres

Pratique Autocad + mental ray Modèle 3D : espace clos avec une ouverture télécharger

Positionner la camera Onglet Visualize > [activer le panneau camera] > positionner la camera, le point de visée et ajuster la focale

Dans un layout Créer une fenêtre en mode rendu

Rendu 640x480 avec l’éclairage par défaut

Soleil seul

Soleil + ciel

+ Illumination globale (radiosité)

Débordement de couleur renforcé en plaçant le cône en pleine lumière

Lumières artificielles Définir les unités du modèle pour une atténuation fonction de la distance Ajout d’une lumière omnidirectionnelle

Soleil, Ciel et Global Illumination désactivés

Soleil, Ciel désactivés Global illumination activé

Global illumination activé Final gathering activé

Global illumination activé, Final gathering activé + correction de l’exposition

Idem, seule la lumière omnidirectionnelle a été déplacée vers l’arrière (sous l’ouverture)

Source dirigée unique (spot) Intensité du spot (x10), angles hotspot 10°, falloff 30° Correction de l’exposition

Effets

Effets athmosphériques Dans Autocad : onglet Visualize > render > environment %

Effets athmosphériques (3DStudio Max) Dans Autocad : onglet Visualize > render > environment

Profondeur de champs (3DStudio Max)

Textures

Calibrage des textures Mode opératoire pour 3DStudio, transposable à Autocad

Calibrage des textures Dans Autocad: [Définir les unités] Créer une boîte de 100x100x200 Onglet Rendu > material browser > créer un nouveau matériau Choisir une texture de type échiquier Dimensionner la texture ici 50x50 (chaque carré fait 25 de coté.