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Starting in Fall 2003, a new series of computer graphics lunches will occur every other Wednesday, at 12:30. Please consult the following website for an up-to-date schedule of these computer graphics presentations.
Starting in 2002, the computer graphics presentations will be part of the general Imagerie laboratories. Please check Imagerie Seminars for the current list of presentations. There is still a mailing list for the local graphics presentations annoucements. Send e-mail to majordomo@iro.umontreal.ca with "subscribe infographie-seminaires" in the body of your email to subscribe to the mailing-list.
A partir de l'automne 2003 auront lieu des séminaires en infographie à toutes les deux semaines, durant l'heure du midi, les mercredis à 12:30. Consultez le site web suivant pour un agenda à jour de ces présentations en infographie.
A partir de 2002, les présentations en infographie font partie de celles des laboratoires du groupe d'imagerie. La liste des présentations se trouve ici. Il y a toujours une liste de distribution pour les presentations d'infographie. Envoyez un e-mail a majordomo@iro.umontreal.ca avec "subscribe infographie-seminaires" dans le "corps" de votre courriel (courriel/mel/e-courrier/mai-leu ou toute autre appellation francophone de e-mail qui vous fait plaisir) pour vous abonner a la mailing-list (list de distribution, pour les francophiles).
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| 19 juin 2000 | Guaranteed Occlusion and Visibility in Cluster Hierarchical Radiosity | Luc Leblanc | LIGUM, UdeM |
| 25 mai 2000 | Calcul distribue d'illumination globale par la methode des collecteurs | Alexis Palangié | LIGUM, UdeM |
| 25 mai 2000 | Rendu non-photorealiste en temps reel : Une methode hybride | Ludovic Chabant | LIGUM, UdeM |
| 25 mai 2000 | Simplification de maillages et métriques d'erreur | Nicolas Bredy | LIGUM, UdeM |
| 12 mai 2000 | Adaptive Representation of Specular Light Flux | Normand Brière | LIGUM, UdeM |
| 10 mai 2000 | L'être humain, joué par l'acteur synthétique | Eric Plante | Taarna Studios inc. |
| 5 mai 2000 | Multiscale Shaders for the Efficient Realistic Rendering of Pine-Trees | Alexandre Meyer | Lab. iMAGIS/GRAVIR, Grenoble |
| 5 mai 2000 | Analysis and Synthesis of Structural Texture | Laurent Lefebvre | LIGUM, UdeM |
| 18 avril 2000 | Méthodes avancées de reproduction d'images en demi-ton | Victor Ostromoukhov | The MIT Computer Graphics Group |
| 19 janvier 2000 | Simulation des effets de détérioration de surfaces rigides pour un rendu réaliste | Eric Paquette | Laboratoire LIGUM, DIRO |
| 31 aout 1999 | Un modele multi-echelle pour representer les aiguilles de pins | Alexandre Meyer | Laboratoire iMAGIS-GRAVIR/IMAG, Grenoble |
| 29 mars 1999 | Correction interactive de couleur par association | Christiane Landry | Laboratoire d'infographie, UdeM |
| 22 janvier 1999 | Représentation hiérarchique de flux lumineux | Normand Briere | Laboratoire d'infographie, UdeM |
| 29 septembre 1998 | Un modele vectoriel pour prendre en compte l'eclairement global en lancer de rayons | Bernard Peroche | Lab. LISSE, Ecole des Mines, St-Etienne |
| 24 septembre 1998 | Modelisation technique | Abdelaziz Bouras | LIGIM, Universite Lyon-1 / NIST, USA |
| 17 aout 1998 | A Light Hierarchy for Fast Rendering of Scenes with Many Lights | Eric Paquette | Laboratoire d'infographie, UdeM |
| 5 juin 1998 | Animation of Water Droplets Moving Down a Surface | Kazufumi Kaneda | Hiroshima University |
| 28 mai 1998 | Radiosity in the Design and Entertainment Industries | Filippo Tampieri | Discreet Logic |
| 26 mai 1998 | In Silico Development : Virtual Plant Cells | Maria Lantin | Simon Fraser University |
| 17 avril 1998 | Représentation d'objets avec un modèle de chaînes | Richard Égli | Laboratoire d'infographie,UdeM |
| 28 octobre 1998 | Animation de materiaux hautement deformables | Marie-Paule Gascuel | Laboratoire iMAGIS, Grenoble |
| 2 oct 97 | A Maximum-flow formulation of the N-camera Stereo Correspondence problem | Sébastien Roy | Laboratoire de Vision, UdeM / NEC, New Jersey |
| 22 aout 1997 | The Visibility Skeleton and the 3D Visibility Complex | Frédo Durand | Laboratoire iMAGIS, Grenoble |
| 12 aout 1997 | Controle d'acteurs virtuels | Richard Égli | Laboratoire d'Infographie, UdeM |
| 30 juillet 1997 | Reconstruction 3D et Interpretation de la dynamique cardiaque en angiographie bi-plan | Mireille Garreau | LTSI, Universite de Rennes |
| 9 juillet 1997 | Simulation des Nuages Convectifs | Fabrice Neyret | Laboratoire DGP, University of Toronto |
| 22 mai 1997 | Modèle physique pour la simulation des mouvements du tronc pendant la respiration | Emmanuel Promayon | Laboratoire TIMC, Institut Albert Bonniot |
| 24 mars 1997 | Synthetiser les Scènes Naturelles Complexes à l'aide des Textures Volumiques | Fabrice Neyret | Laboratoire SYNTIM, INRIA Rocquencourt |
| 10 mars 1997 | Modèles Physiques Supports de la Relation Mouvement-Forme-Image | Arash Habibi | Laboratoire ACROE & CLIPS-IMAG, Grenoble |
| 17 fev 97 | Automatic Exploration and Morphometry/Morphology Assessment of Medical Image Databases | Alexandre Guimond | Laboratoire de Vision, UdeM |
| 11 fev 97 | Reconstructions de scènes à partir de photos | Pierre Poulin | Laboratoire d'Infographie, UdeM |
| 3 fev 97 | Hiérarchie de lumières pour accélérer le tracé de rayons | Éric Paquette | Laboratoire d'Infographie, UdeM |
Visibility determination is the most expensive task in cluster hierarchical radiosity. Guaranteed full occlusion and full visibility can reduce these computations without causing visibility errors. We build a hierarchy of large convex occluders using face clustering. This structure is efficiently exploited to avoid computing visibility between mutually fully occluded scene elements. Used in conjunction with a full visibility culling method, we show improvements on several scenes.
Dans cet exposé, nous présenterons une nouvelle méthode de calculer l'illumination globale dans une scène. Des points 3D nommés collecteurs sont répartis sur les surfaces de la scène en prenant en compte le point de vue de la caméra. Ils servent à accumuler lénergie lancée par les lumières, que cette énergie leur arrive directement ou non. Une fois l'énergie distribuée, une passe de rendu est effectuée. Celle-ci correspond a créer des liens entre les points qui projetteront dans les pixels et les collecteurs, permettant ainsi de savoir combien d'énergie atteignent ces points. Cette technique novatrice a pour avantage d'être distribuée sur un réseau de machines et de nécessiter peu de ressources en mémoire. De plus, l'utilisateur peut voir le resultat s'ammeliorer au fur et a mesure des calculs, et influer sur le systeme s'il le desire afin d'ameliorer le resultat final.
Nous presenterons une methode de rendu temps-reel qui permet de visualiser la silhouette d'un objet en utilisant le hardware graphique plutot qu'un traitement software pour resoudre les problemes d'occlusion. Nous montrerons egalement comment definir ces silhouettes dans l'espace 3d de maniere a les faire apparaitre comme des "traits" 2D grace des projections/de-projections successives.
Depuis 20 ans, les avancées technologiques ont permis la création d'importantes bases de données de surfaces. Il n'est pas rare d'y trouver des modèles contenant des millions de polygones. De ce fait, beaucoup de méthodes de simplification automatique de maillages ont é té développées, car les applications n'ont pas besoin de traiter autant de polygones.
Les maillages progressifs ont été introduits par Hoppe en 1996. Ils permettent d'obtenir des approximations très fines du modèle original, en lui appliquant une séquence de transformations locales. Nous introduirons la représentation en maillage progressif puis la notion de métrique d'erreur, permettant de choisir la séquence de transformations mentionnée ci-avant. Nous verrons en particulier des métriques basées sur la conservation du volume initial du maillage.
Caustics produce beautiful and intriguing illumination patterns. However, their complex behavior make them difficult to simulate accurately in all but the simplest configurations. To capture their appearance, we present an adaptive approach based upon light beams. The coherence between light rays forming a light beam greatly reduces the number of samples required for precise illumination reconstruction. The light beams characterize the distribution of light due to interactions with specular surfaces (specular light flux) in 3D space, thus allowing for the treatment of illumination within single-scattering participating media. The hierarchical structure enclosing the light beams possesses inherent properties to detect efficiently every light beam reaching any 3D point, to adapt itself according to illumination effects in the final image, and to reduce memory consumption via caching.
Presque sans qu'on s'en rende compte, l'acteur synthétique a fait son apparition sur le grand écran. C'est qu'il n'est pas encore un grand comédien, et c'est pourquoi jusqu'à ce jour il n'a souvent obtenu que des rôles d'arrière-plan. Son jeu n'est pas encore très réaliste et son apparence laisse encore à désirer, mais grâce à cet outil universel que sont les mathématiques, ses prochains rôles sauront séduire le public. La géométrie algorithmique, l'algèbre vectorielle et des techniques d'intégration numérique rendent ses expressions plus convaincantes, ses larmes, plus émouvantes, sa sueur, presque plus odorante, et sa coiffure, plus rebelle. Ses vêtements même sont maintenant de circonstance. Ce sont ces outils qui mèneront l'acteur synthétique à faire la vedette dans le rôle d'être humain.
The frame of our work is the efficient realistic rendering of scenes containing a huge amount of data for which an a priori knowledge is available. In this paper, we present a new model able to render forests of pine-trees efficiently in ray-tracing and free of aliasing. This model is based on three scales of shaders representing the geometry (i.e. needles) that is smaller than a pixel size. These shaders are computed by analytically integrating the illumination reflected by this geometry using the a priori knowledge. They include the effects of local illumination, shadows and opacity within the concerned volume of data.
With the advent of image based modeling techniques, it becomes easier to apply textures extracted from reality onto virtual worlds. Many repetitive patterns (structural textures) in human constructions can be parametrized with procedural textures. These textures offer a powerful alternative to traditional color textures, but they require the artist to program the desired effects. We present a system to automatically extract from photographs values for parameters of structural textures, giving the user the possibility to guide the algorithms. Two common classes of procedural textures are studied : rectangular tilings and wood. The results demonstrate that synthesizing textures similar to their real counterpart can be very interesting for computer-augmented reality applications.
La reproduction d'images en demi-ton (digital halftoning) est une branche d'infographie située au croisement entre géométrie algorithmique, mathématiques discrètes, science de la couleur et ingénierie. Dans cet exposé, nous verrons d'abord l'ensemble de problèmes posés par la reproduction en demi-ton traditionnelle. Je présenterai ensuite les solutions que nous avons développées et qui permettent de réduire les artefacts de reproduction, notamment ceux provoqués par le phénomène de Moiré ou ceux liés à la nature discrète des grilles.
Nous verrons ensuite des extensions des méthodes de reproduction traditionnelles: le tramage artistique, la reproduction avec les encres non-standards, la gravure et le dessin assistés par ordinateur, le rendu non-photoréaliste.
Cet exposé présente d'une manière synthétique le travail de recherche de Victor Ostromoukhov au sein du LSP-EPFL (Laboratoire de Systèmes Périphériques, à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) et du CGG-MIT (The MIT Computer Graphics Group), pendant les cinq dernières années.
Les objets en infographie sont parfaits : ils n'ont subi aucun effet de détérioration qui affecte les objets de la vie de tous les jours. Jusqu'à maintenant, ces effets sont ajoutés par des artistes ou simulés par des techniques spécifiques n'existant que pour quelques phénomènes. Nous désirons élargir l'ensemble des techniques de simulation en y ajoutant des méthodes aussi intuitives que possible, facilement utilisables par un artiste qui n'a pas de connaissances des phénomènes physiques de l'usure. Nous attaquerons particulièrement l'usure au niveau de surfaces rigides par l'application répétée de frottements et d'impacts de faible envergure. Nous devrons donc développer la modélisation du phénomène, sa simulation de manière efficace et finalement son rendu.mots clefs : rendu, surfaces, détérioration, simulation.
Cette presentation va decrire un modele a trois niveaux de details pour representer des arbres a aiguilles, plus particulierement des pins. Ce modele permet d'obtenir aussi bien des images avec une vue precise des aguilles que des images lointaines de l'arbre et ce sans aliassage, dans un temps de calcul rapide. Pour les trois niveaux de details on ne garde que la forme globale des objets que l'on veut representer et l'on simule son contenu, geometrie et reflectance, par une methode analytique. L'algorithme de rendu utilise est le lancer de cones qui permet de diminuer fortement l'aliassage.mots clefs : niveaux de details, anti-aliassage, lancer de cones, fonction de reflectance.
Les images font parties de presque tous les champs de l'activité humaine. Il est cependant parfois nécessaire de modifier une ou plusieurs images pour obtenir l'image désirée. Les changements fréquemment utilisés relève du domaine des couleurs. Plusieurs éditeurs permettant de modifier les couleurs d'une image appliquent plusieurs transformations de base les unes à la suite des autres. Cette série de transformations peut être difficile à trouver et le procédé n'est pas nécessairement très intuitif.Nous avons développé une nouvelle approche interactive qui procure, dans certains cas, une alternative à l'approche traditionnelle. Elle se base sur le fait que l'usager a souvent une idée assez précise des couleurs qu'il veut remplacer par d'autres. Nous lui demandons donc d'associer les couleurs à modifier avec les couleurs voulues dans le résultat final. Celles-ci peuvent être choisies à l'aide d'une palette de couleurs ou d'une ou de plusieurs images. Ces associations servent de contraintes pour calculer une transformation permettant la modification des couleurs vers celles désirées. Pour trouver cette transformation, nous utilisons la méthode des moindres carrés. Nous avons exploré cinq types de transformations: linéaire en RGB, quadratique en RGB, linéaire en (Luv), linéaire en (L) et (uv), et linéaire en (L) et cubique en (uv).
Dans certains cas, la sélection de plusieurs couleurs peut être fastidieuse. Nous avons alors développé des méthodes d'association automatique de régions. Au lieu d'associer des couleurs une à une, l'usager met en correspondance deux régions, indiquant ainsi qu'il veut que les couleurs de la première région se transforment en celles de la seconde. Ces méthodes choisissent les associations de couleurs parmi les deux régions. Les méthodes d'association de régions développées sont la méthode statistique et la méthode vectorielle. Ensuite, nous exposons une façon de combiner plusieurs associations de régions.
Nous présentons également un prétraitement qui améliore la transformation dans les zones où les couleurs sont saturées. Ce prétraitement extrapole les couleurs saturées selon le modèle de réflexion dichromatique afin d'obtenir une approximation plus satisfaisante de ces couleurs pour les transformations.
Cette présentation discute de la représentation hiérarchique de la lumière et à ses multiples applications. Dans un premier temps, nous définissons une représentation du flux de lumière incident à un observateur. Le caractère volumétrique de notre représentation permet d'obtenir un rendu incrémental de l'image après des modifications géométriques de la scène.Le principe de base consiste à conserver l'ensemble des calculs du rendu à l'intérieur d'une structure hiérarchique. Nous traçons d'abord un grand nombre de chemins de lumière approximant le flux et les conservons à l'intérieur d'une hiérarchie de volumes englobants. La mise à jour de la structure après un changement apporté à la scène nous permet d'effectuer un rendu incrémental tenant compte des effets d'ombres, de textures, de réflexions et de réfractions. L'ensemble de la structure constitue une représentation de la visibilité du point de vue de l'observateur. En la réutilisant astucieusement, le rendu incrémental requiert peu de calculs lorsque la structure ne change pas beaucoup d'un rendu à l'autre.
Dans un deuxième temps, nous utilisons essentiellement la même structure à partir d'un autre point de vue : celui d'un point de lumière. La représentation hiérarchique du flux émis d'un point de lumière nous permet de faire le rendu rapide de l'illumination, en particulier celle produite par la présence de miroirs et d'objets réfracteurs dans la scène. Pour traiter l'illumination, nous considérons la densité du flux ou irradiance le long des chemins de lumière. L'utilisation de chemins géométriques pour représenter le flux de lumière permet de rendre compte de son caractère volumétrique. Ainsi nous obtenons non seulement une procédure permettant de calculer l'illumination sur n'importe quel type de surface, mais également une façon de faire le rendu d'un milieu de particules illuminées par un flux complexe de lumière.
Le principal désavantage d'une telle approche se situe essentiellement dans l'espace mémoire nécessaire pour conserver les chemins de lumière approximant le flux. Pour réduire cet espace mémoire, nous proposons une allocation adaptative des structures, notamment les chemins de lumière et les volumes englobants de la hiérarchie. Dans certaines situations, la quantité de mémoire peut devenir 100 fois moins importante et ce, sans aucune perte de généralité.
Dans le cadre de cette thèse, nous nous restreignons à quelques hypothèses de travail. En particulier, nous ne traitons que les sources ponctuelles de lumière ainsi que les surfaces spéculaires parfaitement lisses. Nous supposons également que l'observateur conserve le même point de vue lors du rendu incrémental. Par conséquent, nous esquissons dans un troisième temps dans quelle mesure il est possible de généraliser notre approche pour éliminer certaines de ces restrictions.
JURY:
Neil Stewart DIRO (président)
Jean Meunier DIRO
Kadi Bouatouch IRISA - Rennes 1 (examinateur externe)
Pierre Poulin DIRO (superviseur)
This paper presents a method taking global illumination into account in a ray tracing environment. A vector approach is introduced, which allows to deal with all the types of light paths and the directional properties of materials. Three types of vectors are defined: Direct Light Vectors associated to light sources, Indirect Light Vectors which correspond to light having been diffusely reflected at least once and Caustic Light Vectors which are associated to light rays emitted by sources and reflected and/or transmitted by specular surfaces. These vectors are estimated at a small number of points in the scene. A weighted interpolation between known values allows to reconstruct these vectors for the other points, with the help of a gradient computation for the indirect component. This approach also allows to take uniform area light sources (spherical, rectangular and circular) into account for all the types of vectors. Computed images are thus more accurate and no discretizing of the geometry of the scene is needed.
Dans cet expose je resumerai les travaux developpes par l'equipe de "modelisation technique" du LIGIM autour des problemes de modelisation geometrique, essentiellement:* Intersection de surfaces: Developpement d'une approche basee sur une notion de "geometrie floue" afin d'ameliorer les performances et la robustesse des algorithmes d'intersection de surfaces dans le contexte des modeles solides. La classification de ces surfaces vis-a-vis de leurs intersections est une etape importante dans le cas de solides complexes. La logique utilisee tient compte de trois etats (intersection sure, probable, et non intersection).
* Conversion entre modeles geometriques: Utilisation de "formes caracteristiques" et leur extraction dans une approche incrementale. L'objectif est de dispenser d'outils d'extraction et de reconstruction multi-vues (modelisation, abstraction, analyse...).
Enfin, je donnerai un apercu de nos travaux actuels au sein du NIST (National Institute of Standards and Technology), notamment sur l'echange de modeles parametriques dans le cadre du standard STEP (STandard for Exchange of Product data).
We introduce a new data structure in the form of a light hierarchy for efficiently ray-tracing scenes with many light sources. An octree is constructed with the point light sources in a scene. Each node represents all the light sources it contains by means of a virtual light source. We determine bounds on the error committed with this approximation to shade a point, both for the cases of diffuse and specular reflections. These bounds are then used to guide a hierarchical shading algorithm. If the current level of the light hierarchy provides shading of sufficient quality, the approximation is used, thus avoiding the cost of shading for all the light sources contained below this level. Otherwise the descent into the light hierarchy continues. Our approach has been implemented for scenes without occlusion. The results show important acceleration compared to standard ray-tracing (up to 90 times faster) and an important improvement compared to Ward's adaptive shadow testing.* This will be a dry run for the presentation at Eurographics 98.
Many problems in computer graphics and computer vision require accurate global visibility information. Previous approaches have typically been complicated to implement and numerically unstable, and often too expensive in storage or computation. The Visibility Skeleton is a new powerful utility which can efficiently and accurately answer visibility queries for the entire scene. The Visibility Skeleton is a it multi-purpose tool, which can solve numerous different problems. A simple construction algorithm is presented which only requires the use of well known computer graphics algorithmic components such as ray-casting and line/plane intersections. We provide an exhaustive catalogue of visual events which completely encode all possible visibility changes of a polygonal scene into a graph structure. The nodes of the graph are extremal stabbing lines, and the arcs are critical line swaths.Our implementation demonstrates the construction of the Visibility Skeleton for scenes of over a thousand polygons. We also show its use to compute exact visible boundaries of a vertex with respect to any polygon in the scene, the computation of global or on-the-fly discontinuity meshes by considering any scene polygon as a source, as well as the extraction of the exact blocker list between any polygon pair. The algorithm is shown to be manageable for the scenes tested, both in storage and in computation time. To address the potential complexity problems for large scenes, on-demand or lazy contruction is presented, its implementation showing encouraging first results.
We will then show that the Visibility Skeleton is a subset of the 3D Visibility Complex. The 3D Visibility is the partition of the maximal free segments of 3D space according to the objects they touch. Intuitively, the idea is to group rays that ``see'' the same objects.
Dans la presentation, nous passerons les methodes utilisees pour effectuer le controle d'acteurs virtuels dans un environnement soumis a des lois physiques. Une approche unifiee et formelle utilisant le formalisme de chaine est ensuite proposee pour le developpement de controleurs d'acteurs. Cela permettra le developpement d'un systeme pouvant refaire de facon formelle les differentes methodes de controle utilisant un controleur. Ayant une approche plus generale, on aura la possibilite de modifier les acteurs et les lois auxquelles ils sont soumis, et ce, sans programmation. Un tel systeme sera propice a l'elaboration de nouvelles methodes.
L'emission de diagnostic et le suivi de gestes therapeutiques pour l'evaluation de la fonction myocardique font toujours largement appel a l'imagerie par rayons X, a travers l'examen des structures vasculaires et ventriculaires. L'existence de fortes contraintes temporelles d'acquisition des images nous a guide vers le developpement de methodologies de reconstruction et d'interpretation a partir de deux sequences cine-angiographiques bi-plan. Une synthese des travaux menes dans ce cadre est donnee, integrant en particulier :- la reconstruction 3D du reseau arteriel cardiaque, consideree statique dans un premier temps, puis integrant la dimension temporelle. Le probleme de la reconstruction a partir de deux projections est essentiellement du au probleme de mise en correspondance des structures entre les incidences de projection. Deux approches a base de connaissance ont ete developpees, ou la modelisation qualitative de l'objet a reconstruire permet de lever les ambiguites d'appariement.
- l'interpretation de la cinetique arterielle 3D a partir d'une sequence cineangiographique bi-plan, ou les coronaires ont ete reconstruites en 3D. L'objectif est ici de pouvoir examiner indirectement le comportement du myocarde, de maniere locale et globale. L'approche developpee integre deux etapes :
(1) l'extraction de parametres a la fois descriptifs du mouvement et cliniquement interpretables (permettant par exemple l'identification de mouvements locaux de contraction et d'expansion);
(2) l'elaboration de formalismes de representation et de raisonnement spatio-temporels (une maquette du systeme d'interpretation a ete developpee).
- la reconstruction 3D du ventricule gauche ou une nouvelle demarche est proposee, faisant appel a la theorie des champs de Markov. L'approche developpee traite le probleme dans sa geometrie projective reelle, c'est-a-dire conique et aborde la reconstruction directement en 3D, non par restitution de coupes successives.
Je m'interesse a la simulation de la forme et de la dynamique des nuages convectifs comme les cumulus (ce qu'on peu aussi etendre a la fumee). Je donnerai une idee de ce qu'est un nuage, en particulier un nuage convectif comme le cumulus, et je decrirai "comment cette chose marche". Je mentionnerai grossierement les modeles physiques locaux qui sont habituellement utilises pour effectuer les couteuses simulations physiques quantitatives. Je montrerai alors quelques heuristiques et structures de haut-niveau a diverses echelles, comme les bulles, les instabilites, les vortexs, les tourelles, les points chauds... Ces structures conduisent a des 'regles du pouce' (presque) sans equation concernant l'animation des nuages (ce que j'essai de faire quand, parfois, je travaille...).Abstract:
I'm interested in simulating the formation and dynamics of convective clouds, like the cumulus (which can be extended to smoke). I will sketch what a cloud is, especially a convective cloud like the cumulus, and describe "how this thing works". I'll give a rough idea about the local physics model that is usually used to achieve costly, physically-accurate simulations. I will then show some heuristic, high-level structures of various scales, like bubbles, instabilities, vortices, turrets, and hot spots. These structures yield some (almost) equation-free rules of thumb about how to animate a cloud (which I try to do when, from time to time, I work).(voir aussi http://www.dgp.toronto.edu/people/neyret/ , cf papier EWAS'97)
We have developped a physically-based model where an object is represented by a set of mass points on its contour. Each object may be defined locally and physically using surface regions. Every point of surface region shares the same property. Physical properties (such as elasticity, motor functioning, or rigidity) can be assigned to the regions. Physical constraints, like incompressibility (i.e. constant volume deformation), can be set. Moreover, additional constraints can be used to control the animation and the object behaviour (e.g. nailed point, pre-defined trajectory). Depending on this physical properties and constraints, forces and movements are deduced.(voir aussi http://www-cami.imag.fr/~promayon)Using this model, we can handle bio-mechanical movements. Our simulation attempts to realistically simulate the respiratory movements; it provides an anatomical and functional model of the evolutions of the human trunk structures during respiration. This will provide a biomechanical, educational and medical tool.
Les scenes complexes repetitives comme la foret, le feuillage, l'herbe, etc, sont particulierements eprouvantes pour les outils de modelisation et de rendu usuels. La quantite de donnees, la repetitivite des taches de modelisation et d'animation, le cout du rendu realiste, font que ce type de scenes est assez rare meme dans les productions cinematographiques actuelles.Nous montrerons en quoi le paradigme des Textures Volumiques est particulierement adapte' a ce type de scenes complexes, simplifiant les taches de modelisation et d'animation, et fournissant un rendu par lancer de rayon a la fois efficace et relativement peu aliase'. Nous illustrerons ceci a l'aide de videos presentant des scenes complexes (ex: forets) ray-tracees en environ 20 minutes par image avec peu d'aliasing.
L'idee (initialement introduite par Kajiya) est de representer un motif de geometrie 3D dans un volume de reference, qui sera mappe sur une surface sous-jacente a la maniere d'une texture 2D classique (une copie deformee du motif est appelee 'texel'). Le point crucial est que pour les petits details, l'orientation est plus importante que la forme. Ainsi, on stocke dans chaque voxel du motif une fonction de reflectance, representant la geometrie infra-voxel, et le motif est precalcule a differentes resolutions dans l'esprit du Mip-Mapping, de telle sorte que le rendu n'utilise jamais de donnees plus petites que la taille d'un pixel.
Complicated repetitive scenes like forest, foliage, grass, fur, etc, are very challenging for the usuals modelisation and rendering tools. The amount of data, the repetitiveness of modelisation and animation tasks, the cost of realistic rendering, made this kind of scenes quite rare even in today video productions.We will show how the Volumetric Textures paradigm suit well to these kind of complicated scenes, by simplifying the modelisation and animation tasks, and by providing a ray-traced rendering both efficient and quite aliasing-free. We will illustrate this with videos presenting complex scenes (e.g. forests) raytraced in about 20 minutes per frame with low aliasing.
The idea (initially introduced by Kajiya) is to represent a pattern of 3D geometry in a reference volume, to be mapped over an underlying surface like a regular 2D texture (a deformed copy being called a 'texel'). The key point is that for small details, orientation is more important than shape. Thus, each voxel of the pattern contains a reflectance function, representing the infra-voxel geometry, and the pattern is pre-computed at different scales as for Mip-Mapping, in such a way that the rendering never use data smaller than a pixel.
Bibliography:
URL for texels (including papers): http://www-rocq.inria.fr/syntim/research/neyret some anims are available on America side at: http://www.dgp.toronto.edu/people/neyret
"Synthesizing Verdant Landscape Using Volumetric Textures" F. Neyret, Eurographics Workshop on Rendering. Porto, Portugal, June 1996
"Animated Texels" F. Neyret, Eurographics Workshop on Animation and Simulation. Maastricht, Neederland, September 1995
"A General and Multiscale Model for Volumetric Textures" F. Neyret, Graphics Interface'95.
"Rendering Fur with Three Dimensional Textures" Kajiya & Kay, Computer Graphics (SIGGRAPH '89 Proceedings), p 271-280
"Hierarchical 3D texture" Shinya, Graphics Interface'92 Workshop on Local Illumination, p 61-67
"Normal distribution functions and multiple surfaces" Fournier, Graphics Interface'92 Workshop on Local Illumination, p 45-52
Ce travail se situe dans le domaine de la synthese d'images animees par ordinateur et par modeles physiques. La modelisation d'un objet physique suppose un travail sur la forme, le mouvement et l'image. Cette relation entre ces trois entites est d'autant plus complexe que cet objet est deformable.Cette these determine dans quelles conditions les differents comportements d'un objet (forme, mouvement, image) peuvent etre representes par des modeles physiques autonomes, couples ou decouples. Elle examine les criteres quantitatifs permettant de categoriser ces differents comportements (modelisation multi-echelles) et les conditions energetiques permettant le decouplage des modeles associables a chacun de ces comportements.
Des modeles physiques generateurs de forme sont presentes, depuis des habillages par ajout d'une peau physique jusqu'a un modele physique de grande genericite, appele "l'ecran d'epingles". Ce dernier permet de definir de maniere implicite des fonctions generant des potentiels, qui genereront une forme. Ces deux niveaux de description implicite de la forme permettent de creer et de contrôler a partir d'un meme modele physique, des formes habillantes aussi variees que des formes rigides, deformables, diffusantes, a volume constant ou a remanence variable.
Cette etude a ete appliquee a des cas exemplaires et varies de phenomenes : depuis des objets rigides jusqu'aux cas extremes d'objets a grande variabilite d'echelle, tels que des ecoulement de sables fins secs ou mouilles, des phenomenes de diffusion et de propagation, des fluides et fumees.
Obtaining quantitative information about brain structure characteristics is important to identify if some neurological disorders are coupled with an abnormal configuration of the brain. To obtain such information, anatomical brain atlases have been used. Usualy being two-dimensional and based on few studies, they do not hold accurate information relative to a given population, and thus cannot be used to reflect "normal" configurations. We propose a new method to explore 3D medical brain image databases and isolate corresponding volumes of interest (VOI), enabling us to obtain in a reasonable amount of time accurate quantitative information pertaining to brain structures of a given population.
Obtenir des modèles synthétiques efficacement demandent beaucoup de travail ou d'intuition, et plus le réalisme des modèles est important, plus la tâche est difficile.Nous présentons dans cet expose un système basé sur des photos pour créer des modèles synthétiques polygonaux adaptés aux photos. Contrairement aux techniques plus automatiques de la vision par ordinateur, nous laissons a l'usager la tâche de spécifier un nombre limité de surfaces. A partir des modèles reconstruits et de leurs photos correspondantes, nous extrayons des textures qui pourront servir à donner une illusion de complexite aux objets, mais aussi à procéder à l'extraction d'autres paramètres comme ceux d'illumination.
Nous discuterons aussi des extensions developpées en ce moment et dans un avenir rapproché.
Le rendu par trace de rayons de scenes contenant des milliers de polygones et des centaines ou milliers de sources lumineuses demande enormement d'intersections de shadow rays avec la scene. Notre travail se situe dans le cadre de scenes composees d'objets polygonaux et de sources lumineuses ponctuelles. Nous construisons deux structures hierarchiques, une pour les sources lumineuses et une pour les objets et de la nous developpons des methodes pour approximer l'image d'un lance de rayons complet sans avoir a payer le prix pour tous les shadow rays.
L'analyse d'images stereoscopiques, dont le but est de retrouver la profondeur a partir de deux images d'une meme scene, est traditionellement effectuee le long des lignes epipolaires. Nous proposons de transformer ce probleme en un probleme de flot maximum dans un graphe. Il sera demontre que cette approche constitue une generalisation 2D de la programmation dynamique utilisee traditionellement. En plus d'etre presque aussi efficacce, l'approche "maximum-flow" est plus precise et peut reconstruire des surfaces complexes (cylindre, demi-sphere, sphere).Cette presentation est un avant gout de celle qui sera donnee a ICCV'98 (Bombay, janvier 98).
Les transparents sont en anglais, la presentation en francais...
Cet expose decrira une partie de nos travaux portant sur les materiaux hautement deformables. La synthese de mouvement pour de tels materiaux pos un certain nombre de problemes, classiques en animation, mais exacerbes pour les fortes deformations. En effet, rares sont les modeles capables a la fois de gerer les changements de topologie, les fortes deformations, le controle du volume et des melanges, tout en offrant une detection fine des contacts et une visualisation de qualite.Dans ce cadre, nous presenterons nos contributions recentes en trois parties. Dans un premier temps, nous exposerons un modele hybride combinant systeme de particules et surfaces implicites. Les avantages cumules de ces deux modeles font un modele globale interessant, puisque regroupant toutes les qualites requises.
Puis, nous discuterons dans un second temps de l'inadequation des systemes de particules classiques. Une alternative sera alors presentee. Une des consequences de ce nouveau modele est la possibilite de simulation adaptative en temps et en espace, ou les particules peuvent se subdiviser dans les regions subissant de fortes deformations, et au contraire se regrouper en une seule pour les regions stables.
Enfin, une derniere partie sera consacree a la simulation de peau active efficace. En gardant la formulation implicite tres utile, nous proposons en effet un nouveau modele de peau physique, dotee de tension de surface, qui vient recouvir un modele interne quelconque, offrant ainsi une visualisation rapide de l'ensemble.
La presentation sera en francais.
What makes a cell divide? How does it decide on the timing and where to put the division wall? What drives the formation of shape in plants and animals? These are the types of questions developmental biologists are attempting to answer. Countless experiments have been done and many hypotheses have been put forward to explain the differentiation, migration, growth and division of cells in early plant and embryonic development. Mechanical, chemical and electrical models (and combinations of these) have been suggested as being responsible for this cellular behaviour and the science is progressing through the accumulation of evidence towards the validation (or invalidation) of these models. Can a computer help?A simulated development environment can guarantee repeatability of results, allow the testing of a hypothesis on an isolated cell configuration, and enable easy labeling or marking of significant features of a cell configuration such as chemical concentrations and cell types, sizes, ages, lineage, etc. I will be presenting the Cell System Simulation Environment (CSSE) which aims to complement traditional biological techniques in the investigation of cellular development. The language used to construct experiments and the underlying simulation engine will be described from the point of view of both the computing and biological issues that arose in their creation.
Lightscape Technologies (now a wholly owned subsidiary of discreet logic) developed the first commercial radiosity-based application for the design and entertainment markets and its Lightscape product (now renamed light*) has been leading the market ever since. While its first customers were typically architects, the product now serves a diverse user community including architects, interior designers, lighting designers, interactive game developers, film and video effects artists, multimedia developers and Web content creators. Often, these talented people have surprised the software developers by using the application in unexpected ways to achieve their goals; their creativity and insights have contributed the inspiration for many of the features that are coming to be expected of a radiosity system.
This talk will present how radiosity techniques are currently used in the design and entertainment industries and discuss the challenges that we face in turning radiosity from an academic research topic into a useful tool in the hands of design professionals and creative professionals.
*from discreet logic
Rendering a scene containing water is among the most challenging aspects in the field of computer graphics. In my talk, I would like to introduce a method for generating a realistic animation of water droplets moving down a transparent surface, such as the windshield of a vehicle. One of the applications can be considered visual output for drive simulators. I will also mention another application of the water droplet flow. Textures containing water flow stains are generated by using the results of the water droplet flow simulation. The textures containing stains enhance the reality of images in outdoor scenery.