Développement de codes de calculs simulant la propagation de la lumière en temps réel
Développement de codes de calculs simulant la propagation de la lumière en temps réel
Les travaux de thèse de V. Charton (2002) et B. Coutelier (2006) ont démontré l’intérêt et le potentiel de dispositifs de réalité virtuelle pour l’exploration de la qualité des ambiances lumineuses. L’image de synthèse réaliste calibrée est une composante essentielle de ces systèmes : elle leur confère une flexibilité immense associée à un coût modéré de modification des scènes étudiées. Pour poursuivre le développement de méthodes permettant la conception de techniques performantes en éclairage, la possibilité d’agir de manière interactive, de modifier dynamiquement les scénarios lumineux et de se déplacer dans des scènes virtuelles est une perspective prometteuse.Pour être exploitables dans ce contexte, les images de synthèse utilisées doivent être générées en « temps réel » ou en « temps interactif » (quelques secondes de calcul au plus) ; elles doivent également représenter fidèlement les phénomènes physiques sur le plan photométrique. Ceci implique la simulation réaliste de la propagation de la lumière, via l’utilisation de modèles physiques complexes. Les temps de calcul induits pour la génération de ces images peuvent alors devenir prohibitifs vis-à-vis de leur utilisation au sein d’une application interactive.
Ainsi, B. Segovia (thèse, 2007) a conduit des travaux consistant en la mise au point de méthodes numériques et codes de calculs associés performants, afin de permettre une réduction considérable de la durée des simulations, tout en garantissant la précision et l’exactitude physique requises. Les méthodes développées prennent en compte l’éclairage indirect et résolvent le problème de l’illumination globale pour produire un résultat physiquement exact. La réduction des temps de calcul provient tant des schémas de calculs statistiques innovants utilisés, fondés sur des approches de type Monte Carlo, que de l’implantation efficace des algorithmes qui en découlent sur les microprocesseurs modernes : exploitation des GPU (Graphic Processing Unit), parallèlisation des calculs sur des architectures multi-cœurs ou SIMD (Single Instruction Multiple Data). Grâce à ces nouveaux outils de calcul, l’exploration interactive de scènes virtuelles relativement complexes devient envisageable. Ces développements sont menés conjointement avec l’équipe LIRIS-CNRS de l’Université Claude Bernard, dirigée par le Professeur Bernard Péroche.
Ces travaux sont développés actuellement à l'aide d’outils de simulations adaptés, qui pourront le cas échéant être utilisés par le simulateur stéréographique d’ambiances lumineuses.
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