Illumination globale: Faire progresser la vision : aperçus de l’éclairage mondial

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce que l'éclairage global

L'éclairage global (GI), ou éclairage indirect, est un groupe d'algorithmes utilisés en infographie 3D destinés à ajouter un éclairage plus réaliste à Scènes 3D. De tels algorithmes prennent en compte non seulement la lumière provenant directement d'une source lumineuse, mais également les cas ultérieurs dans lesquels les rayons lumineux provenant de la même source sont réfléchis par d'autres surfaces de la scène, qu'elles soient réfléchissantes ou non.

Comment vous en bénéficierez

(I) Informations et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Éclairage global

Chapitre 2 : Rendu (infographie)

Chapitre 3 : Radiosité (infographie)

Chapitre 4 : Ray tracing (graphiques)

Chapitre 5 : Modèle de réflexion de Phong

Chapitre 6 : Transport léger Metropolis

Chapitre 7 : Cartographie des photons

Chapitre 8 : Ombrage

Chapitre 9 : Lancement de rayons

Chapitre 10 : Lightmap

(II) Répondre aux principales questions du public sur l'éclairage global.

(III) Exemples concrets d'utilisation de l'éclairage global dans de nombreux domaines .

À qui s'adresse ce livre

Les professionnels, les étudiants du premier cycle et des cycles supérieurs, les passionnés, les amateurs et ceux qui souhaitent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type d'illumination globale.

 

 

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 4 mai 2024

Aperçu du livre

Illumination globale

Faire progresser la vision : Aperçu de l'illumination globale

Fouad Sabry est l'ancien responsable régional du développement commercial pour les applications chez Hewlett Packard pour l'Europe du Sud, le Moyen-Orient et l'Afrique. Fouad est titulaire d'un baccalauréat ès sciences des systèmes informatiques et du contrôle automatique, d'une double maîtrise, d'une maîtrise en administration des affaires et d'une maîtrise en gestion des technologies de l'information, de l'Université de Melbourne en Australie. Fouad a plus de 25 ans d'expérience dans les technologies de l'information et de la communication, travaillant dans des entreprises locales, régionales et internationales, telles que Vodafone et des machines professionnelles internationales. Actuellement, Fouad est un entrepreneur, auteur, futuriste, axé sur les technologies émergentes et les solutions industrielles, et fondateur de l'initiative One Billion Knowledge.

Un milliard de connaissances

Illumination globale

Faire progresser la vision : Aperçu de l'illumination globale

Fouad Sabry

Copyright

Illumination © mondiale 2024 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme que ce soit ou par quelque moyen électronique ou mécanique que ce soit, y compris les systèmes de stockage et de récupération d'informations, sans l'autorisation écrite de l'auteur. La seule exception est celle d'un critique, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Bien que toutes les précautions aient été prises dans la préparation de ce livre, les auteurs et les éditeurs n'assument aucune responsabilité pour les erreurs ou omissions, ou pour les dommages résultant de l'utilisation des informations contenues dans le présent document.

Table des matières

Chapitre 1 : L'illumination globale

Chapitre 2 : Rendu (infographie)

Chapitre 3 : Radiosité (infographie)

Chapitre 4 : Lancer de rayons (graphiques)

Chapitre 5 : Modèle de réflexion de Phong

Chapitre 6 : Métropole des transports légers

Chapitre 7 : Cartographie des photons

Chapitre 8 : Ombrage

Chapitre 9 : Lancer de rayons

Chapitre 10 : Lightmap

Appendice

À propos de l'auteur

Chapitre 1 : L'illumination globale

Un ensemble d'algorithmes connus sous le nom d'illumination globale (GI), également connue sous le nom d'illumination indirecte, est utilisée dans l'infographie 3D pour apporter un éclairage plus réaliste aux scènes 3D. Ces algorithmes prennent en compte la lumière qui émane directement d'une source lumineuse (éclairage direct), ainsi que les cas suivants dans lesquels les rayons lumineux de la même source sont réfléchis par différentes surfaces de la scène, qu'elles soient réfléchissantes ou non (éclairage indirect).

Les réflexions, les réfractions et les ombres sont toutes des instances théoriques de l'illumination globale car, lorsqu'elles sont simulées, elles ont un impact sur la façon dont un autre objet est rendu (par opposition à un objet affecté uniquement par une source directe de lumière). Cependant, en réalité, le terme « illumination globale » ne fait référence qu'à la simulation d'interréflexion diffuse ou de caustiques.

Par rapport aux rendus qui utilisent exclusivement des algorithmes d'illumination directe, les algorithmes d'illumination globale produisent souvent des images plus photoréalistes. Cependant, la production de telles images est plus lente et plus coûteuse en calcul. Une méthode typique consiste à calculer l'éclairage global de la scène et à enregistrer ces données avec la géométrie (par exemple, la radiosité). Afin de créer des visites guidées d'une scène, les informations enregistrées peuvent ensuite être utilisées pour créer des photos sous différents angles sans avoir à effectuer en permanence des calculs d'éclairage coûteux.

Les algorithmes utilisés dans l'illumination globale comprennent la radiosité, le lancer de rayons, le traçage de faisceau, le traçage de cônes, le traçage de chemin, le traçage de chemin volumétrique, le transport de lumière Metropolis, l'occlusion ambiante, le mappage de photons, le champ de distance signé et l'éclairage basé sur l'image. Certains de ces algorithmes peuvent être combinés pour produire des résultats qui ne sont pas rapides mais précis.

Ces algorithmes simulent l'interréflexion diffuse, une composante cruciale de l'illumination globale ; Cependant, tous sauf un (la radiosité) simulent également la réflexion spéculaire, ce qui en fait des méthodes plus précises pour résoudre l'équation de l'éclairage et produire une scène avec un éclairage plus réaliste. Les simulations par éléments finis du transfert de chaleur sont étroitement liées aux algorithmes utilisés pour calculer la distribution de l'énergie lumineuse entre les surfaces d'une scène.

Il est toujours difficile de calculer l'éclairage global avec précision et en temps réel. Un terme « ambiant » dans l'équation de l'éclairage, souvent connu sous le nom d'« éclairage ambiant » ou de « couleur ambiante », est parfois utilisé dans les graphiques 3D en temps réel pour imiter la composante d'interréflexion diffuse de l'illumination globale. Bien que simple sur le plan informatique, cette méthode d'approximation – également qualifiée de « triche » car il ne s'agit pas réellement d'une méthode d'éclairage global – ne produit pas un effet suffisamment réaliste lorsqu'elle est utilisée seule. Il est bien connu que l'éclairage ambiant « aplatit » les ombres dans les situations 3D, ternissant l'esthétique globale. Mais lorsqu'il est bien fait, l'éclairage ambiant peut être une méthode puissante pour compenser un manque de puissance de traitement.

Afin de reproduire avec précision l'illumination globale, les applications 3D utilisent un nombre croissant d'algorithmes spécialisés. Ces approches se rapprochent numériquement de l'équation de rendu. Le traçage de chemin, la cartographie des photons et la radiosité sont quelques techniques bien connues pour calculer l'illumination globale. Ici, les stratégies suivantes peuvent être distinguées :

Inversion: L=(1-T)^{{-1}}L^{e}\,

n'est pas utilisé dans la vie réelle

Expansion: L=\sum _{{i=0}}^{\infty }T^{i}L^{e}

Le traçage de chemin bidirectionnel, le transport de lumière Metropolis, la cartographie des photons et le lancer de rayons distribué sont tous des exemples d'une approche bidirectionnelle.

Itération: L_{n}tl_{e}+=L^{{(n-1)}}

Radiosité

L'éclairage global en notation des chemins de lumière correspond * E aux itinéraires de type L (D | S).

Le traitement complet est disponible en

L'utilisation d'images HDRI (High Dynamic Range), communément appelées cartes d'environnement, qui encerclent et éclairent la scène, est une autre méthode pour simuler une véritable illumination globale. Cette méthode est appelée « éclairage basé sur l'image ».

{Fin du chapitre 1}

Chapitre 2 : Rendu (infographie)

À l'aide d'un logiciel informatique, le rendu ou synthèse d'images est le processus de génération d'une image photoréaliste ou non photoréaliste à partir d'un modèle 2D ou 3D. L'image rendue est connue sous le nom de rendu. Un fichier de scène contenant des objets dans un langage ou une structure de données spécifiés avec précision peut définir de nombreux modèles. Le fichier de scène contient des informations sur la géométrie, le point de vue, la texture, l'éclairage et l'ombrage de la scène. Les données du fichier de scène sont ensuite envoyées à un programme de rendu pour traitement et sortie sous forme d'image numérique ou de fichier d'image graphique matricielle. Le terme « rendu » correspond à l'interprétation d'une scène par un artiste. Le rendu fait également référence au processus de calcul des effets dans un outil de montage vidéo pour produire la sortie vidéo finale.

Le rendu est l'un des sous-thèmes les plus importants de l'infographie 3D, et il est toujours interconnecté avec les autres dans la pratique. Il s'agit de la dernière étape importante du pipeline graphique, qui donne aux modèles et