Texturing methods for Computer Graphics.
Modèles d'habillage de surface pour la synthèse d'images.
Résumé
The visual complexity of objects does not only come from their shape, but also from their surface appearence. Surface details are not essential to understand shape. However they are crucial to the realism of the produced images, required by modern graphics applications such as video games, special effects and simulators.
In Computer Graphics, texturing methods such as texture mapping are commonly used to enrich the apearence of an object's surface. They allow to introduce variations of the object's material properties
along the surface, and thus to create details, from thin colored patterns to bumped or damaged aspects.
However, the increasing needs in terms of quality, richness and detail resolution implies an increasing demand on ressources : memory consumption, time and difficulty of creation for artists, time required to compute an image. Existing texturing methods, in particular texture mapping, no longer answer efficiently to all the texturing situations.
We propose in this thesis new texturing methods, able to reach extremly high resolutions of details on surfaces while using little memory, reducing creation time for artists, and performing at interactive frame rates. Our methods are designed to run on recent programmable graphics hardware. We rely on multiple approches : semi-automatic compositing of patterns along the surface, view-dependant texture data management, methods based on hierarchical textures to avoid using a global planar parameterization.
We also propose practical applications of our generic texturing methods to create effects that were difficult - if not impossible - to achieve previously.
In Computer Graphics, texturing methods such as texture mapping are commonly used to enrich the apearence of an object's surface. They allow to introduce variations of the object's material properties
along the surface, and thus to create details, from thin colored patterns to bumped or damaged aspects.
However, the increasing needs in terms of quality, richness and detail resolution implies an increasing demand on ressources : memory consumption, time and difficulty of creation for artists, time required to compute an image. Existing texturing methods, in particular texture mapping, no longer answer efficiently to all the texturing situations.
We propose in this thesis new texturing methods, able to reach extremly high resolutions of details on surfaces while using little memory, reducing creation time for artists, and performing at interactive frame rates. Our methods are designed to run on recent programmable graphics hardware. We rely on multiple approches : semi-automatic compositing of patterns along the surface, view-dependant texture data management, methods based on hierarchical textures to avoid using a global planar parameterization.
We also propose practical applications of our generic texturing methods to create effects that were difficult - if not impossible - to achieve previously.
La complexité visuelle des objets ne réside pas uniquement dans leurs formes, mais également dans l'apparence de leurs surfaces. Les détails de surface ne sont pas nécessaires à la compréhension des
formes. Ils sont cependant primordiaux pour enrichir l'aspect visuel des images produites, et répondre aux besoins croissants de réalisme des applications graphiques modernes (jeux vidéos, effets spéciaux,
simulateurs).
En synthèse d'image, les modèles d'habillage de surface, tels que le placage de texture, sont utilisés conjointement à la représentation des formes pour enrichir l'aspect des objets. Ils permettent de représenter les variations des propriétés du matériau le long de la surface, et ainsi de créer de nombreux détails, allant de fins motifs colorés à des aspects rugueux ou abimés.
Cependant, la demande croissante de l'industrie, en terme de richesse, de qualité et de finesse de détails, implique une utilisation des ressources toujours plus grande : quantité de données à stocker, temps et difficulté de création pour les artistes, temps de calcul des images. Les modèles d'habillage de surface actuels, en particulier le placage de texture, ne permettent plus de répondre efficacement à toutes les situations.
Nous proposons dans cette thèse de nouveaux modèles d'habillage, qui permettent d'atteindre de très hautes résolutions de détails sur les surfaces, avec peu de mémoire, un temps de création réduit et avec des performances interactives : nous les avons conçus pour les processeurs graphiques programmables récents. Nos approches sont multiples : combinaison semi-automatique de motifs sur la surface, gestion de texture dépendante du point de vue, méthodes basées sur des textures hiérarchiques pour éviter le recours à une paramétrisation planaire globale. Nous proposons également, à titre d'exemple, des applications concrètes de nos modèles d'habillage génériques à des cas difficiles, voire impossibles, à réaliser auparavant.
formes. Ils sont cependant primordiaux pour enrichir l'aspect visuel des images produites, et répondre aux besoins croissants de réalisme des applications graphiques modernes (jeux vidéos, effets spéciaux,
simulateurs).
En synthèse d'image, les modèles d'habillage de surface, tels que le placage de texture, sont utilisés conjointement à la représentation des formes pour enrichir l'aspect des objets. Ils permettent de représenter les variations des propriétés du matériau le long de la surface, et ainsi de créer de nombreux détails, allant de fins motifs colorés à des aspects rugueux ou abimés.
Cependant, la demande croissante de l'industrie, en terme de richesse, de qualité et de finesse de détails, implique une utilisation des ressources toujours plus grande : quantité de données à stocker, temps et difficulté de création pour les artistes, temps de calcul des images. Les modèles d'habillage de surface actuels, en particulier le placage de texture, ne permettent plus de répondre efficacement à toutes les situations.
Nous proposons dans cette thèse de nouveaux modèles d'habillage, qui permettent d'atteindre de très hautes résolutions de détails sur les surfaces, avec peu de mémoire, un temps de création réduit et avec des performances interactives : nous les avons conçus pour les processeurs graphiques programmables récents. Nos approches sont multiples : combinaison semi-automatique de motifs sur la surface, gestion de texture dépendante du point de vue, méthodes basées sur des textures hiérarchiques pour éviter le recours à une paramétrisation planaire globale. Nous proposons également, à titre d'exemple, des applications concrètes de nos modèles d'habillage génériques à des cas difficiles, voire impossibles, à réaliser auparavant.