LO12. Chap Introduction UTC A Présentation de l'uv. Bases de l infographie et Images de synthèse. Objectifs

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1 UTC A Introduction 1.1 Présentation de l'uv Objectifs Bases de l infographie et Images de synthèse savoir se repérer dans l espace, comprendre les principaux algorithmes d infographie (leur puissance et leur limitations) connaître la chaîne de traitement de la d une scène à son affichage sur un écran comprendre le compromis complexité algorithmique et rendu visuel Véronique Berge-Cherfaoui 1 Présentation de l'uv Fonctionnement Comprendre les principes de l infographie étape par étape (Cours) Maîtriser certains algorithmes simples (TD) Générer des images de synthèse avec des outils existants (TP) 2 aspects : la géométrie dans le plan et l'espace l algorithmique Prérequis Programmation C ou C++ un peu de géométrie Présentation de l'uv Plan du cours Introduction Modélisation d'une scène Les bases du dessin 2D Les transformations géométriques Le fenêtrage Elimination des parties cachées Le remplissage Modèles d'éclairage local Transparence et Ombres Textures Ray-tracing Radiosité Animation Conclusions Chap 1 1

2 1.2 Infographie traduction de Computers Graphics informatique ( information?) graphisme : domaine de l image Image numérique: analyse et traitement d images (sy23) : image existante. synthèse d images (lo12) : image produite par le calcul. Traitements d images images : signaux bidimensionnels dont l intensité est la valeur du pixel. traitements : amélioration de contrastes, suppression du bruit, élimination des distorsions géométriques Vision par ordinateur extraire des information de plus haut-niveau d une image composée de signaux élémentaires (problème loin d être résolu) Modèles et structurés géométrique ou systèmes d équations aux dérivées partielles (processus physiques) calcul scientifique : actions sur les modèles, passage d un modèle à l autre, résolution du système d équation Synthèse d images produire des images à partir des modèles et des structures 5 6 Image de synthèse Programmes Données Transformations (calcul scientifique) Modèles Structures Dispositif d intéractivité à comparer avec image naturelle (photographie, caméra, rayon X ) images très réalistes distinction sur le processus et non sur le résultat Vision par ordinateur Synthèse d images image 2D : modèle 2D (dessins animés) image 3D : modèle 3D le support est toujours plan (papier, écran, diapositive ) Capteurs Images Signaux Transformations (traitements d images) Affichage Enregistrement image temps-réel : temps de calcul inférieur au temps de balayage (1/25 s). Nécessaire pour les simulateurs interactifs, les jeux vidéos, la réalité virtuelle. 7 8 Chap 1 2

3 1.3 Les applications de l infographie Monde virtuel donne la forme et l'apparence des permet la création d' imaginaires détection de collision et définition de comportement lors des collisions immersif (HMD, CAVE, ) ou non immersif (écran 2D) interactif, temps réel multi-modal Besoins les images (graphiques) sont plus "parlantes" que les nombres monde virtuel avec un rendu réaliste (effets spéciaux) interactions avec les modèles (2D ou 3D) Enjeux L'ordinateur est plus accessible (visualisation) L'ordinateur est plus "fun" (jeux) l'infographie fait vendre les ordinateurs! Les applications de l infographie La conception assistée par ordinateur (CAO) tous secteurs industriels CAO infographie 3 domaines bien représentés mécanique automobile, aéronautique, mécanique traditionnelle résultats visibles, modifications interactives modèles permettent les de poids, le choix des matières lien avec la fabrication Les applications de l infographie urbanisme et architecture 3 niveaux: le dessin 2D, l intégration du bâtiment dans son environnement et la conception du projet à partir du dessin d architecte (utopie?) CAO : thermiques, de béton armé Graphisme: visualisation, maquette. Autocad électronique établir plusieurs centaines de milliers de connexions entre plusieurs centaines (milliers) de composants. CAO: connexions, optimisation de l espace, tests, commande du laser graphique: visualisation Competion, site PPOVRay Autocad Chap 1 3

4 Les applications de l'infographie La visualisation scientifique Les applications de l infographie Le graphique de communication objectifs: mise en forme des résultats mise au point et validation d un modèle aide à la communication scientifique observation et manipulation d non visibles domaines: moléculaire imagerie médicale: diagnostic, prothèses, opération assistée par ordinateur dynamique des fluides simulation de conduite (mobiles et installations communication d entreprise PAO, graphique d affaire L audiovisuel dessin animé générique de télévision publicité cinéma jeux Le domaine artistique palettes électroniques dispositifs interactifs complexes) Réalisation d'une image de synthèse Réalisation d'une image de synthèse Création d une maquette numérique de la scène introduire et structurer toutes les données nécessaires au calcul de l image. les données: points de la scène, équations des positionnement des les uns par rapport aux autres propriétés des (couleurs, aspect, matière, texture) positionnement de l'éclairage propriétés de l'éclairage positionnement de l'observateur type de projection de la scène sur l'écran la : structuration des données pour permettre le calcul. 15 Calculs Que voit-on? problèmes géométriques, projection de la scène sur l écran, limites du champ de vision problèmes de visibilité, opacité des : élimination des parties cachées Quel est l aspect de ce qui est vu? obtention d images réalistes = calcul de la couleur de chaque point de l écran calcul d ombrage :modèles d éclairement, modèles de réflexion des matériaux calcul d ombres portées : position de l éclairage et des calcul de textures : apparence de différentes matières calcul d antialiasing : supprime les effets dus à l affichage discret des écrans 16 Chap 1 4

5 Réalisation d'une image de synthèse Animation Quelques images Dave Merchant calcul de séquences d images par des techniques simples (interpolation de position clés) ou plus complexes (lois mécaniques ou cinématiques) Quelques images (site POVRay) Quelques images (site POVRay) The Wet Bird by Gilles Tran (2000 ) Travieso by Jaime Vives Piqueres (1997 ) Chap 1 5

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