Les nouveaux outils informatiques pour l'habillage d'objets 3D
Publié par Redbran le 30/06/2015 à 12:00
Source et illustrations: CNRS/INS2I
Jean-Michel Dischler, professeur d'informatique au Laboratoire des sciences de l'Ingénieur, de l'Informatique et de l'Imagerie (ICube, CNRS/ENGEES/INSA de Strasbourg/Université de Strasbourg) vient d'être élu fellow de l'association Eurographics (European Association for Computer Graphics). Il s'agit du cinquième Français à être élu depuis la création de cette structure. Ses recherches visent à développer de nouveaux outils informatiques permettant de faciliter l'habillage d'objets 3D numériques, dans le cadre de la création de mondes virtuels complexes et riches en détails visuels.

La création de mondes virtuels 3D trouve des applications dans des domaines variés, aussi bien technologiques comme des simulateurs 3D, du prototypage virtuel pour l'aide à la prise de décision, des catalogues et archives 3D, etc., qu'artistiques avec par exemple la création de média (On nomme média un moyen impersonnel de diffusion d'informations (comme la presse, la radio, la télévision), utilisé pour communiquer. Les médias permettent de diffuser une information vers un grand nombre d'individus sans...) à des fins ludiques ou éducatives. Ces mondes deviennent de plus en plus volumineux et de plus en plus riches en détails, permettant ainsi des rendus d'images de synthèse difficiles à distinguer de la réalité. Généralement, une plus grande richesse visuelle est obtenue par un habillage sophistiqué des modèles 3D. Cet habillage, appelé "la texture" en informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information...) graphique, consiste à plaquer une image 2D sur l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale....) 3D, comme un papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de...) peint. Il permet d'ajouter des détails à petite échelle sur les surfaces: des veines pour du bois, des briques pour une façade ou des brins d'herbe (On appelle herbe, dans une acception large, toute plante annuelle ou vivace, non ligneuse, faisant partie des angiospermes (monocotylédones ou dicotylédones), de...) pour une pelouse (Une pelouse est une formation végétale naturelle ou artificielle formée d'espèces herbacées de faible hauteur, essentiellement des graminées.). Avec la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) croissante des dispositifs d'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part...), comme les écrans TV UHD, la création de textures très haute définition, c'est-à-dire dépassant les centaines de Mega-pixels, est devenue incontournable. Mais la création de textures de cette taille, avec des outils classiques d'édition presque pixel (Le pixel, souvent abrégé px, est une unité de surface permettant de mesurer une image numérique. Son nom provient de la locution anglaise picture element, qui signifie...) par pixel, devient un processus fastidieux pour les infographistes et donc coûteux en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) de production.


Reconstruction 3D d'un objet réel avec son apparence visuelle (de gauche à droite: photographie, modèle 3D, maillage, image de synthèse quasiment indiscernable de la photographie)

Les travaux de Jean-Michel Dischler et de ses collaborateurs, Basile Sauvage, Rémi Allègre, Frédéric Larue, Olivier Génevaux d'ICube et Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Gilet du laboratoire XLIM (CNRS/Université de Limoges) visent à faciliter ces processus, notamment par l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) d'exemples particuliers: des photographies de textures réelles. L'enjeu est de construire une texture variée et arbitrairement grande à partir de cet exemple, ce qui pose certains problèmes. Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord, certains effets de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) ou de reliefs ne sont pas inclus dans l'information photographique. Ensuite, la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) virtuelle peut être bien plus grande que l'objet réel: il ne suffit pas de répéter périodiquement le motif photographié pour couvrir toute la surface et d'ajouter des effets lumineux ad hoc sous peine de créer des résultats non réalistes. Dans le cadre de plusieurs travaux de thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard...) menés par l'équipe, dont la plus récente a par ailleurs été primée par l'Université de Strasbourg (L’université de Strasbourg (UDS) est une université française située à Strasbourg en Alsace. Son origine remonte à la création du...) qui récompense chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) les thèses les plus marquantes, plusieurs nouveaux algorithmes informatiques exploitant des outils statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de données ainsi que la...) ont été proposés. Ces algorithmes s'attaquent à la représentation informatique de l'apparence d'objets réels: la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).), la brillance, les reflets, etc., reconstruits à partir de plusieurs photographies et d'une numérisation (La numérisation est le procédé permettant la construction d'une représentation discrète d'un objet du monde réel.) 3D. De plus, ces algorithmes visent à améliorer la décoration des mondes virtuels: cela permet par exemple de dessiner automatiquement des murs avec leurs briques ou des tissus avec leurs fils. L'effort de cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) porte sur le passage à l'échelle en termes de résolution des textures, dont l'objectif est d'atteindre la centaine de Giga-pixels et de faciliter leur édition pour la création efficace de contenus graphiques 3D.


Décoration automatique et sans répétition d'un objet virtuel, ici des collines, à partir d'une combinaison (Une combinaison peut être :) de deux exemples (photographies)
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