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Titre de la these
Contribution a l'etude des modeles d'illumination et des rendus esthetiques dans les images de syntheses .
Titrate these
Contribution to the study of illumination modellings and aesthetic effects in
computer-generated graphics .
Resume de la these
L'objectif de cette these est de chercher une nouvelle modelisation en vue
d'ameliorer les rendus realistes et esthetiques des images de synthese;
car les images de synthese sont aussi des oeuvres d'art qui s'inspirent aussi
de la beaute de la nature. D'autre part, cette modelisation consiste a
approximer les lois physiques regissant les phenomenes lumineux; ainsi
apres avoir parle des sciences de la lumiere et de la couleur, nous parlerons
des modeles existants en constatant que les modeles ne sont pas definitifs.
Dans la partie de notre contribution, nous presenterons d'abord une utilisation
du traitement des images pour ameliorer les images de synthese au moment de la
creation; puis nous presentons une extension du melange des couleurs qui joue
un role artistique dans la coloration des images; enfin, nous presentons un
modele d'illumination en incluant un parametre lie a l'absorption; finalement
nous presentons une projection generale sur le plan de la visualisation en tenant
compte de l'intensite.
Pour terminer , nous disons que: "La science et l'art sont unis."
La jouissance esthetique de l'image de synthese est que la recherche de la beaute
artistique s'associe a l'etude des verites scientifiques .
Summarize thesis
The aim of this thesis is to try to find a new modeling which will render computer-generated
images more realistic and aesthetic, for these images are works of art in their own right which
also take their inspiration from the beauty of nature. Furthermore, this modeling consists in
adapting the physical laws governing light phenomena. Having dealt with the sciences of light
and colour we will examine existing modelings, pointing out that they are not definitive.
As regards our contribution, we will first demonstrate an application of image-processing which
improves the computer-generated images at the point of creation. Next, we will show how to extend
the range of colour mixtures which plays an artistic role in the colouring of images. Then,
we present a lighting modeling which includes a parameter linked to absorption. Finally,
we will make a general projection concerning visualization taking intensity into account.
In conclusion, we may say that : " Science and Art united ".
Aesthetic pleasure from computer-generated graphics is that the search for artistic beauty be
associated with the study scientific truths .
REFLEXION DIFFUSE [ DIFFUSE REFLEXION ]
- Modele de Lambert [ Modele of Lambert ] :
Id = kd * I0 * (L.N)
ou [ where ] :
Id = rayon diffus [ diffuse ray ].
I0 = rayon incident [ incidental ray ].
kd = coefficient diffus [ diffuse coefficient ].
N = vecteur normal [ normal vector ], avec |N|=1
L = vecteur lumiere [ vector light ], avec |L|=1
- Notre modele [ our model ] :
Id = kd * M{ Ic , I0 * (L.N)
* e -u * (v+F) }
ou [ where ] :
M = fonction de melange [ function of mixture ].
Ic = couleur de l'objet [ color of the body ].
u = coefficient d'absorption d'un corps [ absorption coefficient of the body ].
v = parametre designant un corps [ parametre indicating a body ].
F = distribution liee a la surface [ distribution related to surface ].
REFLEXION SPECULAIRE [ SPECULAR REFLEXION ]
- Modele de Phong [ Model of Phong ] :
Is = ks * I0 * (R.O)m
ou [ where ] :
Is = rayon speculaire [ ray specular ].
ks = coefficient speculaire [ specular coefficient ].
O = vecteur de vue [ vector of view ], avec |O|=1
R = vecteur rayon reflechi [ vector reflected ray ], avec |R|=1
m = coefficient de brillance de Phong [ coefficient of brightness ] .
- Notre modele [ our model ] :
Is = I0 * ( 1 - (L.N) ) * ks * (R.O)m
REFLEXION TOTALE
Reflexion totale = reflexion diffuse + reflexion speculaire
It = kd * M{ Ic , I0 * (L.N)
* e -u * (v+F) } +
I0 * ( 1 - (L.N) ) * ks * (R.O)m
MELANGE DE 2 COULEURS [ MIXTURE OF 2 COLORS ]
- Modele lineaire [ linear model ] :
M{ c1 , c2 } = x * c1 + ( 1 - x ) * c2
x varie de 0 a 1.
Exemple : Pour x = 1/2 [ Example: For x = 1/2 ].
Dans l'espace colorimetrique 3D [ In the space colorimetrique 3D ] .
On a [ One has ] :
Vecteur rouge vif ( 1 0 0 ) plus vecteur vert vif ( 0 1 0 ) donne vecteur jaune fonce ( 1/2 1/2 0 ).
[ Vivid red Vector (1 0 0) more vector vivid green (0 1 0) gives yellow vector bore (1/2 1/2 0). ]
Le melange de 2 couleurs C1 et C2 est un chemin, en forme quadratique,
qui va de C1 a C2.
[ The melange of 2 colours C1 and C2 is a road, in shape quadratique, which goes
from C1 has C2. ]
C = Q1(x) * C1 + Q2(x) * C2
ou x varie 0 a 1
Q1(x) et Q2(x)
etant 2 formes quadratique en x telles que
[ Being 2 forms quadratique there x such as ] :
Q1(0) = 0 , Q2(0) = 1 ,
Q1(1) = 1 , Q2(1) = 0
Application :
M{ c1 , c2 } = ( 2 * x2 - x ) * c1
+ ( - 4 * x 2 + 4 * x ) * ( y * c1 + y * c2 )
+ ( 2 * x 2 - 3 * x + 1 ) * c2
y varie de 0 a 1.
Remarque : pour y = 1/2 , on retrouve le modele lineaire
[ Remark: for it = 1/2, one finds the modele lineaire ] .
Le melange lineaire est un cas particulier du melange quadratique.
Cas circulaire avec y = 1 [ Circular case with y = 1 ] :
C = ( 3 * x - 2 * x2 ) * C1 + ( 1 + x - 2 * x2 ) * C2
Exemple : Pour x = 1/2 [ Example: For x = 1/2 ] .
Dans l'espace colorimetrique 3D [ In the space colorimetrique 3D ] .
On a [ One has ] :
Vecteur rouge vif ( 1 0 0 ) plus vecteur vert vif ( 0 1 0 ) donne vecteur jaune vif ( 1 1 0 ).
[ Vivid red Vector (1 0 0) more vector vivid green (0 1 0) gives yellow vector vivid (1 1 0). ]
- L'equation du melange n'est pas unique.
[ the equation of the mixture in not single ].
- La couleur depend de la matiere. La forme du melange depend de la nature des couleurs donc de la matiere .
[ The colour depend of the matiere. The shape of the melange depend of the
nature of colours so of the matiere. ]
TRAITEMENT ET SYNTHESE [ PROCESSING AND SYNTHESIS ]
Apres avoir calcule un pixel [ after having calculates a pixel ] x1 ;
on peut y appliquer une fonction de traitement point a point
[ one can apply a function of point-to-point processing to it ] : x2=f(x1) ,
avant d'afficher le pixel [ before displaying the pixel ] x2 .
Soit l'equation d'etalement d'histogramme
[ that is to say the equation of spreading out the histogram ] :
x2 = | x1-m | * ( M - m )-1 * 255
ou [where] :
m=minimum de l'histogramme [ minimum of the histogram ] >= 0.
M=maximum de l'histogramme [ maximum of the histogram ] <= 255.
