Stylisation des régions

Les méthodes de rendu non-photoréaliste, qui visent à représenter les régions

de couleur d’une scène 3D avec des médiums ou motifs 2D (tels que des

pigments ou des coups de pinceau), sont confrontées au problème de la

co-hérence temporelle lorsqu’elles sont appliquées à des scènes dynamiques. Ce

problème résulte de la difficulté à satisfaire au mieux les trois objectifs que

sont le respect de l’aspect 2D, la cohérence du mouvement et la continuité

temporelle.

Dans cette section, nous décrivons deux méthodes faisant un compromis

différent entre ces objectifs. Notre première solution favorise la cohérence du

mouvement, tandis que la seconde préserve mieux l’aspect 2D. Toutes deux

visent une utilisation interactive et permettent la création d’un grand nombre

de motifs.

Notez que notre objectif n’est pas de reproduire un style spécifique, ce qui

explique pourquoi nos résultats ne ressemblent pas parfaitement à leur

équi-valent réel (hachures manuelles, par exemple). Il s’agit plutôt de fournir une

brique de base temporellement cohérente avec laquelle les artistes peuvent

construire leur propre style sans avoir à se préoccuper de son comportement

dynamique durant l’animation.

4.1. Textures volumiques autozoomables

Nous présentons lestextures autozoomablesqui facilitent l’intégration de

stylisa-tion temporellement cohérente dans un pipeline de rendu temps réel. Notre

ap-proche se base sur des textures comme support de la stylisation, afin d’éviter la

mise en place de structures de données complexes. Cela rend notre approche

par-ticulièrement adaptée aux médiums présentant une texture caractéristique comme

l’aquarelle, le fusain. . . De plus, la gestion optimisée des textures par les cartes

graphiques modernes rend notre méthode bien adaptée au rendu temps réel.

Contrairement au texturage traditionnel, notre approche bénéficie d’un

méca-nisme dezoom infiniproduisant une distribution uniforme des éléments de texture

à l’écran, quelle que soit la distance des objets à la caméra (Figure D.10). Ce

mé-canisme préserve la majorité des caractéristiques 2D du médium traditionnel tout

en assurant la cohérence temporelle lors de la navigation dans un univers 3D. Ce

134 RÉSUMÉ EN FRANÇAIS

(a) Vue plongeante (b) Éclairage de Phong (c) Texture 3D (d) Texture auto-zoomable

FIGURE D.10: Comparaison de nos textures volumiques auto-zoomables avec les techniques traditionnelles à

échelle fixe de texturage 2D et 3D. Notez la taille globalement constante des éléments de texture – quel que soit le

facteur de zoom – et la correction de la déformation perspective qu’elle produit.

mécanisme de zoom infini peut être appliqué aux textures 2D comme 3D.

Cepen-dant, nous avons choisi de développer le cas des textures 3D, afin d’éviter le calcul

complexe ou la définition manuelle d’une paramétrisation à la surface des objets

3D.

Afin de démontrer l’efficacité de cette approche, nous proposons son

intégra-tion au moteur de rendu OGRE. Les mesures de performance réalisées dans cet

environnement indiquent un impact faible de la méthode sur la vitesse d’affichage

pour des scènes complexes.

4.2. Bruit de Gabor NPR

Nous proposons une fonction de bruit qui fournit un compromis équilibré pour la

stylisation temporellement cohérente de tout type d’animations 3D, y compris des

modèles déformables. En mélangeant un grand nombre de ces primitives, nous

produisons un bruit procédural possédant les avantages des approches à base de

marques et des approches basées sur des textures.

Notre nouvelle fonction de bruit étend le bruit de Gabor [LLDD09,LLC∗10].

Nous avons choisi ce bruit, car il autorise un contrôle local du spectre ce qui nous

permet non seulement de préserver l’aspect 2D du bruit, mais aussi de créer une

grande variété de motifs. En définissant ce bruit à la surface des objets 3D, mais

en l’évaluant en espace image, nous assurons la cohérence du mouvement tout en

FIGURE D.11: Zoom sur une

sphère texturée avec notre bruit de

Gabor NPR avant (haut) et après

seuillage binaire (bas). À chaque

niveau de zoom, les propriétés

sta-tistiques du bruit sont bien

préser-vées grâce à notre mécanisme de

niveau de détail.

4 S T Y L I S A T I O N D E S R É G I O N S 135

préservant l’apparence 2D du motif. En outre, nous proposons un nouveau

méca-nisme de niveau de détail qui assure une forte continuité temporelle (Figure D.11).

Pour garantir une visualisation interactive de la stylisation, nous avons

implé-menté notre bruit de Gabor NPR sur carte graphique. Celui-ci peut ensuite être

utilisé, de la même façon que les textures procédurales standards, pour créer des

styles continus (aquarelle, encre) comme discrets (hachures, peinture).

4.3. Styles

Nos textures volumiques autozoomables comme notre bruit de Gabor NPR peuvent

être directement utilisés par de nombreuses méthodes de rendu non-photoréaliste

en substituant les textures standards par notre version dynamique. Nous illustrons

ce principe pour une variété de styles binaires et colorés. Certains d’entre eux

trouvent leur inspiration dans des méthodes existantes (e. g., [DOM∗01,BKTS06]),

tandis que d’autres sont inédites, profitant de la grande variété de motifs que nous

pouvons produire.

Les textures volumiques peuvent être générées, soit procéduralement en

utili-sant un bruit de Perlin [Per85, Ola05], soit par synthèse à partir d’exemples 2D

[KFCO∗07].

À partir de notre bruit de Gabor NPR, nous utilisons des techniques standards en

modélisation et synthèse de texture procédurale (e. g., [EMP∗02]). Voir l’Appendice B

pour la description complète des « shaders » de styles, paramètres de bruit et

fonc-tions de mélange que nous avons utilisés.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

FIGURED.12:Styles binaires. (a-c) Scènes stylisées avec nos textures volumiques auto-zoomables ; (d-f) motifs

produits avec notre bruit de Gabor NPR.

136 RÉSUMÉ EN FRANÇAIS