Rendering and interactive virtual prototyping

Application of virtual reality techniques to architectural design allows to decrease the conception cost by virtual prototyping . In order to make the prototype usable for the decision process, an accurate lighting simulation must be done . The important need of interactivity in the manipulation of the prototype, for virtual walk-through or for modifying the prototype, implies a time efficient lighting simulation in the virtual world . Generaly, lighting simulation used in this type of application used empirical models whose only advantage is the real-time simulation . Texture mapping is a technique widely used to increase the quality of the simulation but without reaching the needed accuracy for architectural design . The radiosity model, based on the radiative transfers theory, allows to determine the lighting of a scene in a view-independent way. This model's limitation is its complexity. Also, its use in a virtual prototyping application needs the definition of adapted evaluation method . In this paper we propose a software environment, organised around two simulation kernels - Visualisation-interaction and Lighting simulation - that allows the use of the radiosity model during the design of an architectural environment. We present more precisely the design and the implementation of the lighting simulation module, called Eclairagiste, which objective is to ensure the maximum lighting accuracy at each instant . The Eclairagiste module, defined as an entity of the virtual reality programming environment VIPER, uses a multi-resolution representation of the radiosity function and relie on resolution method derived from hierarchical radiosity.L'application des techniques de réalité virtuelle à l'architecture permet de diminuer les coûts de conception du projet par prototypage virtuel. Afin de rendre le prototype développé exploitable pour la prise de décision, une simulation convenable de l'éclairage doit être effectuée. Le besoin important d'interactivité dans la manipulation du prototype, soit pour des déplacements de l'utilisateur dans le monde virtuel, soit pour des modifications géométriques apportées à ce monde, nécessite un éclairage très rapide de la scène. Actuellement, les modèles d'éclairage utilisés, dans ce type d'application, sont des approximations empiriques des modèles physiques dont le seul avantage est la rapidité d'évaluation. Les textures sont largement utilisées pour augmenter le réalisme des scènes virtuelles mais le niveau de simulation de l'éclairage reste grossier. Le modèle de radiosité, modèle physique fondé sur l'évaluation des transferts radiatifs dans une scène, permet de déterminer, de façon indépendante du point de vue, la valeur du signal lumineux en tout point de la scène, en tenant compte de toute la scène (illumination globale). Le principal inconvénient de ce modèle étant le temps de calcul nécessaire à sa résolution, son utilisation dans une application de prototypage passe par la définition de techniques de résolution adaptées. Nous proposons dans cet article une plate-forme logicielle, organisée autour de deux noyaux de simulation - Visualisation-Interaction et Simulation de l'éclairage -, permettant d'utiliser le modèle de radiosité lors de la conception par prototypage virtuel d'environnements architecturaux. Nous présentons plus particulièrement la conception et l'implantation d'un module de simulation de l'éclairage, appelé éclairagiste, dont l'objectif est d'assurer le réalisme maximum à chaque instant. Le module éclairagiste, définit comme une entité de l'environnement de programmation d'applications de réalité virtuelle VIPER, utilise une modélisation multi-échelle de la radiosité et repose sur une méthode de résolution dérivée de la radiosité hiérarchique