Introduction

Les images virtuelles sont omniprésentes dans notre quotidien. L'industrie du cinéma, des jeux vidéos, de la publicité ou de la visualisation scientifique, pour ne citer que quelques exemples, en font un usage intensif.

Un des objectifs de la synthèse d'images est de reproduire visuellement la réalité. Dans le domaine de la post-production cinématographique, par exemple, l'avantage principal de ces images est que leur coût de production est bien moindre que leur équivalent réel : il est en effet plus facile de créer informatiquement une légion Romaine en ordre de marche en dupliquant l'image d'une vingtaine de figurants, que de rassembler effectivement cinq mille hommes. Dans le même ordre d'idées, les artistes peuvent créer des situations telles que la rencontre avec des dinosaures avec un ''réalisme'' impossible à obtenir à l'aide de marionnettes télécommandées.

Un autre domaine d'application des images de synthèse concerne les applications d'immersion, de Réalité Virtuelle, qui permettent, à l'opposé du cinéma, une interaction directe de l'utilisateur. Les simulateurs de vol, d'opérations chirurgicales, la visite de sites archéologique disparus ou les jeux vidéos en sont autant d'applications. Cette forme de simulation est plus immersive car l'utilisateur est libre d'interagir avec l'environnement simulé. Elle est également plus délicate à mettre en oeuvre car la génération des images doit satisfaire des contraintes de temps afin de préserver l'interactivité.

Le processus de création des images se décompose en deux étapes : la modélisation et le rendu. La modélisation consiste à définir la scène que l'on souhaite visualiser en données interprétables par l'ordinateur. Ces données, telles que la position des surfaces et leur nature ou l'éclairement de la scène, sont utilisées lors de l'étape de rendu pour obtenir des images.

Ces images sont la projection visuelle, compréhensible par l'utilisateur, de modèles mathématiques et physiques de la réalité. Dans ce cadre, le réalisme d'une image est dépendant de la précision avec laquelle on définit la scène, ainsi que de la précision avec laquelle on simule la propagation de la lumière. En d'autres termes, pour obtenir une image visuellement réaliste d'une scène, il faudra d'une part la définir le plus précisément possible et d'autre part appliquer les modèles physiques de propagation de la lumière les plus complets. Idéalement, le but à atteindre est le photoréalisme, c'est à dire une image de synthèse indiscernable d'une photographie.

Bien sûr en pratique il est impossible de prendre en compte tous les phénomènes physiques : les ordinateurs ont un espace de stockage limité et les calculs doivent être accomplis dans un temps raisonnable. Ainsi, de très nombreuses méthodes existent dont le but est d'approximer les modèles physiques ou de contourner les limitations matérielles. Ces méthodes permettent d'obtenir différents niveaux de réalisme, en fonction des besoins.



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Porquet Damien 2005-03-02