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Thèse de doctorat

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Titre

Contrôle artistique du rendu en synthèse d'images

Auteur

Subileau, Thomas

Directeur de thèse

Paulin, Mathias

Vanderhaeghe, David

Date de soutenance

2016-07-06

Établissement de soutenance

Université de Toulouse

Université Toulouse III - Paul Sabatier

École doctorale

Mathématiques, informatique, télécommunications de Toulouse (MITT)

Structure de recherche

Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT), UMR 5505

Discipline

Image, Information, Hypermédia

Sujet

Informatique

Mots-clés en français

Synthèse d'images

Rendu physiquement-réaliste

Edition

Contrôle artistique

Résumé en français

Les images de synthèse sont désormais omniprésentes dans les domaines de création artistique, en particulier celui du cinéma. Dans ce cadre, un infographiste modélise une scène virtuelle, qui est ensuite rendue par un algorithme spécialisé, appelé moteur de rendu, pour produire une image résultat, le rendu. La description de la scène et l'algorithme de rendu reposent tous deux sur des modèles physiques afin d'assurer un résultat réaliste. Cependant, l'infographiste ne recherche pas seulement un résultat réaliste mais aussi un objectif artistique, relatif à l'oeuvre concernée. Cet objectif artistique peut être en opposition avec le réalisme physique du rendu, de la même manière qu'en peinture, des techniques comme le clair-obscur ne correspondent pas à une réalité physique mais répondent à un objectif artistique précis. Dans cette thèse, nous commençons par définir la problèmatique de contrôle artistique du rendu en synthèse d'images et établissons trois critères d'évaluation des méthodes d'édition du rendu. Nous proposons une taxonomie caractérisant les différents paradigmes d'approches permettant de contrôler le rendu. Dans nos travaux, nous nous intéressons aux approches comportementales permettant de répondre équitabement à tous les critères d'évaluation retenus. Ces méthodes agissent sur le comportement du transport lumineux. Suivant cette approche, nous proposons un formalisme théorique d'édition du rendu par téléportation du transport lumineux, que nous intégrons aux équations de radiométrie, bases des algorithmes de rendu. Nous proposons ensuite une implémentation pratique, appelée portails, dans laquelle le contrôle du transport se fait à l'aide d'un couple de surfaces, entrée et sortie, représentant la téléportation dans l'espace 3D du transport lumineux. Nous intégrons les portails à différents moteurs courants, et analysons les résultats obtenus, à la fois nouveaux et en comparaison des travaux précèdents. Finalement, nous proposons une analyse préliminaire de la structure de l'espace des chemins et faisons un tour d'horizon des travaux futurs.

Résumé en anglais

Nowadays, computer-generated imagery (CGI) is a standard in digital content creation, as in the context of film production. Visual artists design a model of the virtual scene. The renderer, a specific software, then produces the resulting image, called rendering. Both the 3D model and the renderer rely on physical laws in order to give photorealism. However, for artistic purposes, the visual artist does not necessarily seeks photorealism but is more inclined to care about artistic goals, mostly based on the related work of art. These artistic goals may be in opposition to physically-based rendering, in a similar way to techniques such as chiaroscuro in painting which do not yield a photorealistic result but rather aim at a precise artistic goal. In this PhD thesis, we first define the question of artistic control in rendering and specify three criteria to evaluate editing techniques. We propose a taxonomy to characterise the suitable paradigms to edit rendering. In our work, we focus on behavioural approaches, which properly suit all the evaluation criteria we defined. These methods act on the behaviour of light transport. Following this approach, we propose a theoretical formalism to edit rendering through the teleportation of light transport. We integrate this formalism in the underlying concept of rendering techniques, the rendering equation. We propose a practical tool we call \emph{RayPortals}. Using RayPortals, the rendering is edited using a pair of surfaces, input and output, defining the teleportation in 3D space of ligth transport. We integrate RayPortals in usual rendering techniques. We compare to previous work and also show some novel results. Ultimately, we propose a preliminary analysis of the path-space structure and summarize the future works.

Numéro national de thèse

2016TOU30068

Date de publication

2017-01-06T10:17:33