Managing Geometry Complexity for Illumination Computation of Cultural Heritage Scenes

Gestion de la complexité géométrique dans le calcul d'éclairement pour la présentation publique de scènes archéologiques complexes

Xavier Granier (1, 2) , Romain Pacanowski (1, 3) , Christophe Schlick (1, 2)

1 LaBRI - Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique
2 IPARLA - Visualization and manipulation of complex data on wireless mobile devices
3 IPARLA - Visualization and manipulation of complex data on wireless mobile devices

For cultural heritage, more and more 3D objects are acquired using 3D scanners [Levoy 2000]. The resulting objects are very detailed with a large visual richness but their geometric complexity requires specific methods to render them. We first show how to simplify those objects using a low-resolution mesh with its associated normal maps [Boubekeur 2005] which encode details. Using this representation, we show how to add global illumination with a grid-based and vector-based representation [Pacanowski 2005]. This grid captures efficiently low-frequency indirect illumination. We use 3D textures (for large objects) and 2D textures (for quasi-planar objects) for storing a fixed set of irradiance vectors. These grids are built during a preprocessing step by using almost any existing stochastic global illumination approach. During the rendering step, the indirect illumination within a grid cell is interpolated from its associated irradiance vectors, resulting in a smooth everywhere representation. Furthermore, the vector-based representation offers additional robustness against local variations of geometric properties of the scene.

Pour l’étude du patrimoine, de plus en plus d’objets 3D sont acquis par le biais de scanners 3D [Levoy 2000]. Les objets ainsi acquis contiennent de nombreux détails et fournissent une très grande richesse visuelle. Mais pour les afficher, leur très grande complexité géométrique nécessite l’utilisation d’algorithmes spécifiques. Nous montrons ici comment simplifier ces objets par un maillage de faible résolution et une collection de cartes de normales [Boubekeur 2005] pour préserver les détails. Avec cette représentation, nous montrons comment il est possible de calculer un éclairement réaliste à l’aide d’une grille et de données vectorielles [Pacanowski 2005]. Cette grille permet de capturer efficacement les basses fréquences d’un éclairement indirect. Nous utilisons des textures 3D (pour des gros objets) et potentiellement des textures 2D (pour les objets quasi-plans) afin de stocker un nombre prédéterminé de vecteurs d’irradiance. Ces grilles sont calculées au cours d’un pré-calcul à l’aide de n’importe quelle méthode stochastique de calcul d’éclairement global. Pour l’affichage, l’éclairement indirect dû à la grille est interpolé au sein de la cellule associée à la position courante, fournissant ainsi une représentation continue. De plus, cette approche vectorielle permet une plus grande robustesse aux variations locales des propriétés géométriques de la scène.

Mots clés: mesh; texture; 3D scanner

Mots clés: scanner 3D; maillage

Domaines: Synthèse d'image et réalité virtuelle [cs.GR]; Informatique [cs]; Sciences de l'Homme et Société

Xavier Granier, Romain Pacanowski, Christophe Schlick. Managing Geometry Complexity for Illumination Computation of Cultural Heritage Scenes. Virtual Retrospect 2007, Robert Vergnieux, Nov 2007, Pessac, France. pp.109-113. ⟨hal-01770056⟩