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Laboratoire XLIM UMR CNRS 7252 Bât. H1 - SP2MI 11 Bd Marie et Pierre Curie TSA 41123 86073 Poitiers Cedex 9 GPS : 86360 Futuroscope Chasseneuil |
Modéliser et visualiser des environnements architecturaux complexes est un problème qui ne peut être considéré comme résolu aujourd'hui. En effet, les grands bâtiments meublés représentent une grande masse de données (plusieurs millions de polygones). La création de tels édifices avec les modeleurs du commerce demande un temps considérable. Pour la visualisation, les cartes graphiques actuelles permettent de manipuler de manière interactive un si grand nombre de faces. Néanmoins, ce type d'affichage ne prend pas en compte l'illumination globale, et plus particulièrement les inter-réflexions.
La manipulation et l’utilisation d’environnements architecturaux complexes (les villes, les quartiers, les grands bâtiments meublés) dans les applications informatiques sont en plein essor. Par exemple, les opérateurs téléphoniques utilisent des plans de villes (en 2D ou en 3D) pour positionner les antennes relais et calculer leurs zones de couverture. Les municipalités des grandes villes et l’aménagement du territoire conçoivent leurs grands ouvrages à l’aide de l’informatique. Les visites guidées (vidéos, visites interactives, etc.) et les systèmes de navigation à l’aide du GPS (voiture, téléphone mobile, etc.) demandent des techniques de modélisation et de visualisation de bâtiments ou de villes. Tous ces outils nécessitent des modèles de représentation des données et des algorithmes de visualisation adaptés.
Mes travaux commencés en stage de DEA et poursuivis en thèse portent sur le développement et l’utilisation de structures topologiques pour améliorer et accélérer les calculs de visualisation et de simulation d’éclairage dans des environnements complexes. Sous l’encadrement de Daniel Meneveaux et Pascal Lienhardt au sein du laboratoire SIC, je me suis intéressé à la modélisation géométrique à base topologique d’environnements architecturaux complexes (bâtiments meublés décrits par plusieurs millions de polygones) et à l’utilisation des informations topologiques obtenues lors de la modélisation dans les calculs de simulation d’éclairage (lancer de rayons et lancer de photons).
Modélisation géométrique à base topologique :
Rendu réaliste dans de grands bâtiments :
Lancer de photons
Le lancer de photons a été préféré à l’algorithme de calcul de radiosité pour calculer les interréflexions, puisqu’il évite le maillage des faces et ne demande pas la présence en mémoire de l’ensemble des faces visibles pour une face donnée. Ceci nous permet donc de traiter les millions de faces de la scène par lots (pièce après pièce), en stockant aux ouvertures les photons en transit entre deux pièces. Cette technique nous permet de n’avoir en mémoire qu’une seule pièce du bâtiment et d’accélérer de manière significative les temps de calcul. Nous exploitons les relations d’adjacence et d’incidence et les informations sémantiques fournies par notre modèle topologique. Remarquons enfin qu'avec cette technique, aucun calcul de PVS n'est nécessaire.
À l'aide d'un algorithme d'ameublement automatique de pièces, nous avons ensuite généré des bâtiments de plus en plus complexes. Notre record à ce jour est un bâtiment de 100 étages (meublé aléatoirement) pour un total de 1,074 milliard de polygones dans lequel nous propageons 1,32 milliard de photons en seulement 14h sur un Pentium Xeon 2GHz.
[1] A Hierarchical Topology-Based Model for Handling Complex Indoor Scenes
Fradin D., Meneveaux D., Lienhardt P.
Computer Graphics Forum, Volume 25, Number 2, pages 149--162 - June 2006
[1] Out-of-Core Photon-Mapping for Large Buildings
Fradin D., Meneveaux D., Horna S.
Proceedings of Eurographics Symposium on Rendering EGSR 2005, Konstanz, Germany - Juin 2005
[2] Simulation d'éclairage par tracé de photons pour de grands bâtiments
Fradin D., Meneveaux D., Horna S.
Groupe de Travail CNRS, Bavay-Valenciennes. - Juin 2005
[1] Partition de l'espace et hiérarchie de cartes généralisées : application aux complexes architecturaux
Fradin D., Meneveaux D., Lienhardt P.
AFIG 2002, Lyon - Décembre 2002
[1] Modélisation et simulation d'éclairage à base topologique : application aux environnements architecturaux complexes.
Fradin D.
Thèse de l'Thèse de Doctorat de l'Université de Poitiers, Informatique - Décembre 2004
[2] An Experimental Comparison of Acceleration Schemes for Densely Occluded Environments
Fradin D., Meneveaux D.
RR-SIC 2006-01 - Janvier 2006
[1] Hierarchy of Generalized Maps for Modeling and Rendering Complex Indoor Scenes
Fradin D., Meneveaux D., Lienhardt P.
Rapport de recherche No 2005-04 - Novembre 2005
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