Infographie de radiosité: Faire progresser la visualisation grâce à la radiosité dans la vision par ordinateur

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce que l'infographie par radiosité

En infographie 3D, la radiosité est une application de la méthode des éléments finis pour résoudre l'équation de rendu des scènes dont les surfaces réfléchissent la lumière de manière diffuse. Contrairement aux méthodes de rendu qui utilisent les algorithmes de Monte Carlo, qui gèrent tous les types de trajets lumineux, la radiosité typique ne prend en compte que les trajets qui quittent une source lumineuse et sont réfléchis de manière diffuse un certain nombre de fois avant d'atteindre l'œil. La radiosité est un algorithme d'éclairage global dans le sens où l'éclairage arrivant sur une surface ne provient pas seulement directement des sources lumineuses, mais également d'autres surfaces réfléchissant la lumière. La radiosité est indépendante du point de vue, ce qui augmente les calculs impliqués, mais les rend utiles pour tous les points de vue.

Comment vous en bénéficierez

(I) Insights, et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Radiosité (infographie)

Chapitre 2 : Rendu (infographie)

Chapitre 3 : Éclairage global

Chapitre 4 : Traçage de rayons (graphiques)

Chapitre 5 : Modèle de réflexion de Phong

Chapitre 6 : Transport léger de Metropolis

Chapitre 7 : Photon mapping

Chapitre 8 : Ombrage

Chapitre 9 : Projection de rayons

Chapitre 10 : Équation de rendu

(II) Répondre au top public questions sur l'infographie de radiosité.

(III) Exemples concrets d'utilisation de l'infographie de radiosité dans de nombreux domaines.

À qui s'adresse ce livre

Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, passionnés, amateurs et ceux qui souhaitent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type d'infographie de radiosité.

 

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 13 mai 2024

Aperçu du livre

Infographie de radiosité

Faire progresser la visualisation grâce à la radiosité en vision par ordinateur

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 commerciales 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

Infographie de radiosité

Faire progresser la visualisation grâce à la radiosité en vision par ordinateur

Fouad Sabry

Copyright

Infographie © de radiosité 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 conçue 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 ce livre.

Table des matières

Chapitre 1 : Radiosité (infographie)

Chapitre 2 : Rendu (infographie)

Chapitre 3 : Illumination globale

Chapitre 4 : Ray tracing (graphiques)

Chapitre 5 : Modèle de réflexion Phong

Chapitre 6 : Transport léger Metropolis

Chapitre 7 : Mappage de photons

Chapitre 8 : Ombrage

Chapitre 9 : Lancer de rayons

Chapitre 10 : Équation de rendu

Appendice

À propos de l'auteur

Chapitre 1 : Radiosité (infographie)

Radiosity est une application de la méthode des éléments finis utilisée en infographie 3D pour résoudre l'équation de rendu des scènes avec des surfaces réfléchissantes diffuses. La radiosité typique ne prend en compte que les trajets lumineux (représentés par le code « LD*E ») qui quittent une source lumineuse et sont réfléchis de manière diffuse un certain nombre de fois (éventuellement zéro) avant de frapper l'œil. Cela contraste avec les techniques de rendu qui utilisent des algorithmes de Monte Carlo (tels que le traçage de chemin), qui gèrent tous les types de chemins lumineux. Dans le sens où l'éclairage atteignant une surface provient à la fois de sources lumineuses directes et de surfaces supplémentaires qui réfléchissent la lumière, la radiosité est une méthode d'illumination globale. Comme la radiosité est indépendante du point de vue, d'autres calculs sont nécessaires tout en restant bénéfiques à tous points de vue.

Les premières techniques de radiosité ont été créées dans la discipline d'ingénierie du transfert de chaleur vers 1950. En 1984, des chercheurs de l'Université Cornell les ont améliorées expressément pour la question de la génération d'images informatiques.

Les moteurs de radiosité commerciaux comme Enlighten de Geomerics sont remarquables (utilisés pour des jeux tels que Battlefield 3 et Need for Speed : The Run) ; 3ds Max ; forme•Z ; Système d'animation d'images électriques avec LightWave 3D.

Parce qu'elle reflète des événements du monde réel, l'incorporation de calculs de radiosité dans le processus de rendu ajoute souvent une couche de réalisme à la scène finale. Pensez à une pièce simple.

Un moteur de rendu conventionnel à éclairage direct a été utilisé pour créer l'image de gauche. Trois types d'éclairage ont été spécifiquement choisis et positionnés par l'artiste dans cette scène dans le but de créer un éclairage réaliste : l'éclairage omnidirectionnel sans ombres, l'éclairage ambiant et l'éclairage ponctuel avec ombres (placé à l'extérieur de la fenêtre pour créer la lumière qui brille sur le sol) (pour réduire la planéité de l'éclairage ambiant).

Une méthode de radiosité a été utilisée pour rendre l'image à droite. Une image du ciel affichée à l'extérieur de la fenêtre sert de seule source de lumière. La distinction est évidente. La lumière inonde l'espace. Il y a des ombres douces sur le sol et des effets de lumière délicats dans tout l'espace. De plus, les murs gris semblent maintenant un peu plus chauds en raison de la teinte rouge de la moquette qui s'y infiltre. Ces effets n'ont pas été choisis ou créés par l'artiste avec une intention particulière.

Chacune des surfaces de la scène rendue est décomposée en une ou plusieurs surfaces plus petites (patchs). Chaque paire de patchs a un facteur de vue, également appelé facteur de forme, qui est un coefficient définissant l'efficacité avec laquelle les patchs peuvent se voir. Des facteurs de vue plus petits seront présents pour les patchs plus éloignés les uns des autres ou placés à un angle les uns par rapport aux autres. Le facteur de vue sera inférieur ou nul si des patchs supplémentaires sont sur le chemin, selon que l'occlusion est totale ou partielle.

Les coefficients d'un ensemble linéaire d'équations de rendu sont les facteurs de vue. En résolvant ce système et en tenant compte des interréflexions diffuses et des ombres douces, la radiosité, ou luminosité, de chaque tache est obtenue.

Avec des valeurs de radiosité intermédiaires pour le patch, qui correspondent aux niveaux de rebond, la radiosité progressive résout le système de manière itérative. C'est-à-dire qu'après chaque itération, nous sommes conscients de l'apparence de la scène après un seul rebond de lumière, deux passes, deux rebonds, etc. En l'utilisant, vous pouvez voir un aperçu interactif de la scène. De plus, plutôt que d'attendre que le processus converge numériquement, l'utilisateur peut arrêter les itérations une fois que l'image semble suffisamment bonne.

La « radiosité de tir », qui résout de manière itérative l'équation de radiosité en « projetant » la lumière du patch avec le plus d'énergie à chaque étape, est une autre approche typique. Après le passage initial, un patch électroluminescent n'éclairera que les patchs qui se trouvent directement dans son champ de vision. Après le deuxième passage, lorsque la lumière commence à se réfracter autour de la scène, des zones supplémentaires commenceront à briller. La scène devient de plus en plus lumineuse jusqu'à ce qu'elle atteigne un état constant.

Étant donné que la radiosité repose sur le calcul de la quantité d'énergie lumineuse transmise entre les surfaces, l'approche de base de la radiosité est basée sur la théorie du rayonnement thermique. L'approche part de l'hypothèse que toute diffusion est parfaitement diffuse afin de rationaliser les calculs. En règle générale, les surfaces sont discrétisées en éléments quadrilatéraux ou triangulaires, et une fonction polynomiale par morceaux est définie sur ces éléments.

Suite à cette décomposition, la réflectivité connue de la tache réfléchissante ainsi que le facteur de vue des deux taches peuvent être utilisés pour calculer la quantité de transfert d'énergie lumineuse. Cette quantité sans dimension est calculée à partir de l'alignement géométrique de deux patchs et peut être conceptualisée comme le pourcentage de la surface