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Synthèse d'effets de détérioration pour un rendu réaliste

Clément, Olivier (2011). Synthèse d'effets de détérioration pour un rendu réaliste. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

De nos jours, le niveau de réalisme attendu des images synthétiques utilisées dans les jeux vidéo, les films d’animation ou les systèmes de réalité virtuelle a augmenté considérablement. Pour produire des répliques conformes à des situations tirées du monde réel, les systèmes de rendu réaliste doivent considérer une quantité impressionnante de détails. Parmi ces détails, les effets produits par le vieillissement des objets comme de la rouille ou des égratignures sont particulièrement difficiles à traiter et requièrent beaucoup de travail manuel. Les approches existantes pour adresser cette problématique, telles que les simulations basées sur la physique et les simulations basées sur des règles empiriques, ne sont pas adaptées aux artistes puisqu’elles demandent la manipulation de paramètres complexes et sont peu polyvalentes puisqu’elles sont très souvent conçues spécifiquement pour la synthèse d’un type d’effet en particulier.

L’objectif de ce projet de recherche est d’offrir une structure polyvalente permettant de générer de nouveaux effets de détérioration à partir d’une image contenant un exemple de l’effet désiré. Pour y parvenir, un algorithme de synthèse de textures par remplissage de trous a été adapté au contexte pour engendrer de nouveaux effets similaires. À partir d’une recette de détérioration basée sur des propriétés locales comme l’accessibilité et la courbure, l’approche proposée permet à un artiste de définir un patron général caractérisant l’usure d’un objet. Ensuite, cette recette est applicable soit à un objet pour en générer une ou plusieurs occurrences similaires sans être identiques, soit à plusieurs objets distincts pour produire des détériorations comparables. Le dernier volet du projet consiste à altérer le processus préalablement défini pour le rendre indépendant de la couleur de l’exemple fourni en entrée par l’utilisateur. L’approche standard exploitant les canaux de couleurs RVB est remplacée par la synthèse d’un niveau d’intensité de détérioration. Le système doit ensuite interpréter cette intensité à l’aide de points de contrôle définis par l’utilisateur et d’un nuanceur exécuté par l’application de manière à produire une couleur à afficher pour chaque pixel formant les effets de détérioration.

Les résultats obtenus à partir des différentes contributions du projet de recherche sont très encourageants. L’approche proposée produit des résultats d’excellente qualité et permet d’améliorer considérablement le réalisme des images synthétiques. Le processus est très polyvalent puisqu’il fonctionne sur une grande variété d’effets et de matériaux. Son utilisation est adaptée aux artistes et aux studios de production puisque ses paramètres sont simples et intuitifs. Finalement, les temps de calculs nécessaires sont minimes et s’intègrent bien dans un processus de création itératif.

Titre traduit

Aging effect synthesis for a realistic rendering

Résumé traduit

During the last decade, the level of realism expected for synthetic images used in video games, animated movies, or virtual reality systems has increased considerably. To properly replicate real world situations, realistic rendering systems must consider an impressive amount of detail. Among these details, effects produced by aging such as rust or scratches are particularly hard to handle, require a lot of manual work, and adding them is obviously timeconsuming. Existing methods addressing this problem, such as physically-based and empirical simulations, are not suitable for artists since they require the manipulation of complex physical parameters, and are not polyvalent since they are often designed for a specific type of aging effect.

The main objective of this research project is to provide artists with a versatile framework to generate new aging effects based on an image containing an example of the desired effect. To achieve this, a constrained texture synthesis algorithm has been adapted to such a context to produce new similar effects. From an aging recipe based on local properties, such as accessibility and curvature, the proposed approach allows an artist to define a general pattern characterizing the weathering of an object. Then, this recipe can be applied either to an object to generate one or more similar instances, yet not identical, or to several different objects to produce comparable aging. The last constituent of the project is to alter the previously defined process to make it independent of the sample color provided by the user. The standard approach exploiting RGB channels is replaced by the synthesis of an aging intensity. The system then interprets this intensity using control points defined by the user and a custom shader executed by the application to produce a color to display for each pixel forming the aging effects.

The results obtained from the different contributions of this research project are very promising. The proposed approach produces high-quality results, and can greatly improve the realism of synthetic images. The process is very versatile since it works on a wide variety of aging effects and materials. Its use is perfectly suitable for artists and production studios since its parameters are simple and intuitive. Finally, required computation times are minimal and thus fit well in an iterative creation process.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliogr. : f. [126]-131.
Mots-clés libres: Images numériques, Jeux vidéo Conception, Animation (Cinéma), Réalité virtuelle, Images numériques Détérioration, Réalisme dans l'art, Matériaux Apparence, Algorithmes, Effet, Réel, Remplissage, Synthèse, Texture, Trou, Usure, Images synthétiques, Rendu réaliste, Détérioration
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Paquette, Eric
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 28 févr. 2011 15:37
Dernière modification: 20 févr. 2017 20:23
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/624

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