Radiosité discrète

Mise à jour: NVidia s'intéresse de près, depuis 2011, à ce qu'ils appellent la Voxel Global Illumination (VXGI).
Et oui, c'est la même chose.

Le sujet de ma thèse (soutenue en 2006) est une implémentation de radiosité discrète.

Manuscrit de thèse : mon manuscrit est maintenant disponible en ligne [PDF].

La radiosité est une technique de calcul d'éclairage qui se veut réaliste au prix d'un calcul coûteux : contrairement au raytracing qui ne simule que certains photons, le but de la radiosité est de considérer toutes les interactions entres tous les objets, de façons directe et indirecte, ce qui amène d'ailleurs à des rétro-actions. Le prix à payer pouvant être prohibitif, de nombreuses méthodes ont été développées pour simplifier ce calcul. Monte-Carlo, irradiance caching, photons-map... Le sujet de recherche est assez vaste.

Les mathématiques discrètes se focalisent sur des objets dénombrables, aux propriétés non continues, ce qui permet de les représenter exactement avec un ordinateur. Par exemple, à part en calcul formel, il est évident qu'un ordinateur ne peut travailler avec une précision infinie, et le calcul numérique se heurte à la représentation d'un réel dans les langages standards. Au laboratoire LAIC, l'axe de recherche principal est centré sur la représentation et la manipulation d'objets numérisés, dont on essaye de conserver ou maîtriser les propriétés qui, du continu, sont passées dans un monde discret et doivent donc être reconsidérées (tangentes, courbure...)

Au cours de ma thèse, j'ai mis en place une méthode inédite de calcul de la radiosité, basée sur quelques outils de mathématiques discrètes nés au LAIC. Les techniques classiques de radiosité devenant inadaptées à cette approche, il a fallut ré-étudier les développements possibles qui pouvaient découler de ma méthode (gestion des BRDF, parallélisation, qualité numérique...)

L'image présentée ci-dessus est un exemple de rendu d'une scène 3D, dont la lumière est uniquement calculée par la technique de radiosité. Les ombres et diffusions douces en sont les caractéristiques principales, par rapport à un calcul de ray-tracing.

Voyez la page des publications pour plus de détails.

Analyse de textures & CBIR

Au cours de mon DEA, j'ai développé un outil de CBIR (Content-Based Image Retrieval) pour les textures procédurales de la société Allegorithmic. Cette société est spécialisée dans la création de telles textures grâce à un outil mathématique inventé par Dr. S. Deguy. La valorisation de l'outil s'est fait à la fois sur de perpétuels développements en recherche (gestion de couleurs, d'animations, extension à la topologie) et l'implémentation logicielle. Mon rôle a été à la fois d'effectuer une étude sur les meilleures techniques de CBIR utilisables sur ces textures, et de produire le logiciel adéquat d'appariement. Cela permettait au final de retrouver en quelques secondes dans la gigantesque base de données de textures d'Allegorithmic la texture procédurale "ressemblant" le plus à une image donnée, pouvant être issue du monde réel.

MozoDojo & Color-Based-CBIR

À la suite de mes expériences en CBIR au cours de mon DEA et d'un séminaire de Gerald SCHAEFER au laboratoire, je me suis penché à titre personnel sur le Color-Based CBIR, pour l'appariement d'images d'après leur ressemblance "colorimétrique". La photo-mosaïque est une application amusante de cette technique, qui consiste à assembler une mosaïque de photos pour reproduire une image plus grande. En marge de mon travail (et donc pas très rapidement, j'en conviens), j'ai pu produire un logiciel de photo-mosaïque assez efficace : MozoDojo.

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Pampililu & Real-time color tracking

Pour m'amuser, j'ai également réalisé un petit algorithme (Pampililu) de suivi de couleur en temps réel (ci-dessous des photos prises lors d'une séquence avec ma Webcam). Le principe n'est pas simplement de repérer une zone de couleur sur une frame, mais de suivre son parcours. Il peut y avoir plusieurs zones suivies en même temps, avec autant de chemins affichés.
Pampililu ne m'a cependant pas permis de me transformer en magical girl, comme il était prévu initialement :-)