Pratique de l’Image-Based Lighting. Utilisation des photographies à haute dynamique pour l’illumination des objets de synthèseAuteur : Emannuelle Lugand ; Directeurs du mémoire : Venceslas Biri et Pascal Martin Téléchargement des tomes 1 et 2 du mémoire (8,5 Mo) Téléchargement du tome 3 du mémoire (3,5 Mo) Résumé : L’Image-Based Lighting, ou IBL, est une technique d’illumination photoréaliste permettant d’éclairer des objets virtuels à partir de la photographie d’un environnement réel. Elle est principalement utilisée avec des images à haute dynamique permettant d’accroître la précision de l’environnement lumineux appliqué à la scène de synthèse. Cette technique récente pose toutefois de nombreuses problématiques qui perturbent son développement au sein du monde professionnel. Principalement par manque d’informations, il est très difficile à l’heure actuelle de mettre en place une chaîne précise et cohérente pour la production de telles images. A la vue de la faible documentation disponible sur le sujet, il nous a paru indispensable dans un premier temps de relier les bases du traitement photographique numérique avec celles de la synthèse d’images pour proposer une théorie de l’image à haute dynamique appliquée à l’IBL. Créer un lien entre ces deux domaines nous a permis de mettre en place une description plus précise de la chaîne de production de telles images. Nous avons pu alors nous intéresser au véritable but de cette étude : aller à la rencontre des professionnels de la synthèse d’images afin de produire un état des lieux de la pratique actuelle de l’IBL. Cette seconde partie de notre étude met en avant l’existence de nombreuses méthodes plus ou moins intéressantes, mais révèle également la présence de facteurs limitant la pratique optimale de cette technique. Un des exemples qui a particulièrement retenu notre attention est le temps de calcul : produire de telles images demande du temps et des ressources matérielles importantes. C'est l’un des nombreux points problématiques de l’IBL, tellement essentiel qu’il peut conduire jusqu’à l’abandon de son utilisation. La troisième partie de notre étude propose donc un protocole permettant de diminuer le temps de calcul d’une scène éclairée selon la technique de l’IBL. En compressant linéairement l’image à haute dynamique destinée à éclairer une scène virtuelle, nous obtenons une image moins lourde, qui comporte toutefois des rapports similaires en termes de luminance. L’utiliser pour éclairer une scène virtuelle peut alors sensiblement alléger le temps de calcul. Cependant, la qualité du rendu produit peut s’en trouver fortement dégradée et l’utilisation qui peut être faite de cette méthode est associée à de nombreuses conditions telles que la nature des matériaux présents dans la scène ou les caractéristiques de l’image à haute dynamique initiale. Abstract : Image-Based Lighting, or IBL, is a photorealistic lighting technique, which enables the lighting of virtual objects from the picture of a real environment. It is principally used with high dynamic range images to increase the accuracy of the environment light into the synthesis scene. However, this recent technique poses many issues that affect its development in the professional world. Mainly for lack of information, it is very difficult actually to create a precise and coherent chain for the production of such images. In view of the limited available literature on the subject, we felt essential to first to link the bases of digital photographic processing with those of the graphics synthesis to offer a theory of high-dynamic imaging applied to IBL. Creating a link between these two subjects has enabled us to establish a clearer description of the chain of production of such images. We could then look at the true purpose of this study: to meet professionals of image synthesis in order to produce an overview of the practice of IBL. This second part of our study highlights the existence of numerous methods, more or less attractive, but also reveals the presence of factors limiting the optimal practice of this technique. Calculation time is one of the examples we have particularly retained; producing such images takes time and material resources. It is one of many problematic areas of IBL, which is so essential that it may lead to abandon its use. The third part of our study therefore proposes a protocol to reduce the calculation time of a scene illuminated by IBL. By linearly compressing the high dynamic range image used to illuminate a scene, we get a virtual image which is less heavy, but which has still similar reports in terms of luminance. Using it to illuminate a virtual scene can significantly reduce the computation time. However, the quality of the final render may be significantly degraded and the use of this method is associated with many conditions such as the type of materials present in the scene or the characteristics of the initial high dynamic range image. |
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