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Environnements complexes

Les éclairagistes cherchent à simuler la propagation de la lumière dans des environnements de grande taille, par exemple l'intérieur d'un immeuble. L'application des algorithmes de rendu photo-réalistes à de tels environnements n'est pas immédiate. Dans la plupart des cas, les calculs ne peuvent être menés à leur terme faute de mémoire. Ceci est dû au nombre important d'informations nécessaires à une représentation correcte des transferts d'énergie entre les surfaces présentes dans l'environnement.

Notre travail a consisté à proposer une méthode permettant de réaliser ces calculs. L'approche retenue n'a pas concerné de nouveaux modèles d'éclairement ou techniques d'approximation numériques, mais un mécanisme de gestion de la mémoire. Cette méthode repose sur le fait que la simulation des transferts d'énergie lumineuse s'effectue de façon séquentielle. A chaque instant, seule une petite partie de la scène est concernée par cette opération et doit être résidente en mémoire. Les informations géométriques et photométriques nécessaires à la représentation des objets de la scène et des flux lumineux sont placées sur disque. La simulation de la propagation de la lumière est alors considérée comme étant la composition séquentielle de tâches élémentaires qui simulent les transferts de lumière dans une sous-scène. Chaque tâche élémentaire consiste à (i) charger en mémoire les informations nécessaires à la simulation, (ii) effectuer la simulation (iii) remettre à jour la base de données.

La mise en oeuvre de ce schéma de programme permet de simuler l'éclairage dans des environnements complexes. Cependant, il entraîne un grand nombre d'échanges d'informations entre la mémoire et le disque, et donc un accroissement non négligeable des temps de calcul. Il est nécessaire d'ordonner les tâches élémentaires de façon à minimiser le nombre des informations échangées. Nous proposons deux stratégies d'ordonnancement qui reposent sur une prédiction des coûts des échanges d'informations. Ces stratégies utilisent des connaissances relatives à la structuration de la scène en sous-scènes et des relations de visibilité qui existent entre elles.

Ces informations relatives à la structuration de la scène sont contenues dans un graphe. Les sommets de celui-ci sont des régions convexes de l'espace que nous appelons cellules. Deux cellules sont liées entre elles dans le graphe si des objets contenus dans l'une sont visibles à partir de l'autre. La méthode de construction de ce graphe doit pouvoir être appliquée à des environnements quelconques pour lesquels on ne dispose que de peu d'informations. Nous utilisons pour cela des techniques inspirées de l'analyse d'images (représentation dans un espace dual). Elles consistent à mettre en correspondance des modèles génériques de cellules et des éléments géométriques déduits de la scène.

Comparée à la technique de partition binaire de l'espace (BSP ), cette méthode fournit des résultats beaucoup plus intéressants. En effet, le nombre de cellules obtenu est plus faible et le graphe de visibilité et par conséquent l'ordonnancement se trouvent simplifiés.

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