Analyse de l'espace des chemins pour la composition des ombres et lumières

La réalisation des films d'animation 3D s'appuie de nos jours sur les techniques de rendu physiquement réaliste, qui simulent la propagation de la lumière dans chaque scène. Dans ce contexte, les graphistes 3D doivent jouer avec les effets de lumière pour accompagner la mise en scène, dérouler la narration du film, et transmettre son contenu émotionnel aux spectateurs. Cependant, les équations qui modélisent le comportement de la lumière laissent peu de place à l'expression artistique. De plus, l'édition de l'éclairage par essai-erreur est ralentie par les longs temps de rendu associés aux méthodes physiquement réalistes, ce qui rend fastidieux le travail des graphistes. Pour pallier ce problème, les studios d'animation ont souvent recours à la composition, où les graphistes retravaillent l'image en associant plusieurs calques issus du processus de rendu. Ces calques peuvent contenir des informations géométriques sur la scène, ou bien isoler un effet lumineux intéressant. L'avantage de la composition est de permettre une interaction en temps réel, basée sur les méthodes classiques d'édition en espace image. Notre contribution principale est la définition d'un nouveau type de calque pour la composition, le calque d'ombre. Un calque d'ombre contient la quantité d'énergie perdue dans la scène à cause du blocage des rayons lumineux par un objet choisi. Comparée aux outils existants, notre approche présente plusieurs avantages pour l'édition. D'abord, sa signification physique est simple à concevoir : lorsque l'on ajoute le calque d'ombre et l'image originale, toute ombre due à l'objet choisi disparaît. En comparaison, un masque d'ombre classique représente la fraction de rayons bloqués en chaque pixel, une information en valeurs de gris qui ne peut servir que d'approximation pour guider la composition. Ensuite, le calque d'ombre est compatible avec l'éclairage global : il enregistre l'énergie perdue depuis les sources secondaires, réfléchies au moins une fois dans la scène, là où les méthodes actuelles ne considèrent que les sources primaires. Enfin, nous démontrons l'existence d'une surestimation de l'éclairage dans trois logiciels de rendu différents lorsque le graphiste désactive les ombres pour un objet ; notre définition corrige ce défaut. Nous présentons un prototype d'implémentation des calques d'ombres à partir de quelques modifications du Path Tracing, l'algorithme de choix en production. Il exporte l'image originale et un nombre arbitraire de calques d'ombres liés à différents objets en une passe de rendu, requérant un temps supplémentaire de l'ordre de 15% dans des scènes à géométrie complexe et contenant plusieurs milieux participants. Des paramètres optionnels sont aussi proposés au graphiste pour affiner le rendu des calques d'ombres.The production of 3D animated motion picture now relies on physically realistic rendering techniques, that simulate light propagation within each scene. In this context, 3D artists must leverage lighting effects to support staging, deploy the film's narrative, and convey its emotional content to viewers. However, the equations that model the behavior of light leave little room for artistic expression. In addition, editing illumination by trial-and-error is tedious due to the long render times that physically realistic rendering requires. To remedy these problems, most animation studios resort to compositing, where artists rework a frame by associating multiple layers exported during rendering. These layers can contain geometric information on the scene, or isolate a particular lighting effect. The advantage of compositing is that interactions take place in real time, and are based on conventional image space operations. Our main contribution is the definition of a new type of layer for compositing, the shadow layer. A shadow layer contains the amount of energy lost in the scene due to the occlusion of light rays by a given object. Compared to existing tools, our approach presents several advantages for artistic editing. First, its physical meaning is straightforward: when a shadow layer is added to the original image, any shadow created by the chosen object disappears. In comparison, a traditional shadow matte represents the ratio of occluded rays at a pixel, a grayscale information that can only serve as an approximation to guide compositing operations. Second, shadow layers are compatible with global illumination: they pick up energy lost from secondary light sources that are scattered at least once in the scene, whereas the current methods only consider primary sources. Finally, we prove the existence of an overestimation of illumination in three different renderers when an artist disables the shadow of an object; our definition fixes this shortcoming. We present a prototype implementation for shadow layers obtained from a few modifications of path tracing, the main rendering algorithm in production. It exports the original image and any number of shadow layers associated with different objects in a single rendering pass, with an additional 15% time in scenes containing complex geometry and multiple participating media. Optional parameters are also proposed to the artist to fine-tune the rendering of shadow layers

Effets de la réputation du groupe scolaire d’appartenance et des facteurs de vulnérabilité personnelle sur l’optimisme comparatif

L’objectif de cette étude est d’explorer comment la réputation de l’établissement scolaire que des adolescents et adolescentes fréquentent, affecte leur optimisme comparatif (O.C.) relativement à des situations potentiellement anxiogènes et menaçantes (orientation à la fin du collège, épreuve du brevet). L’O.C. renvoie aux croyances des sujets de vivre plus probablement qu’autrui des événements positifs ou moins probablement qu’autrui des événements négatifs. Les sujets, de deux collèges contrastés du point de vue de leur renommée, étaient invités à évaluer leurs chances, par rapport à autrui, de réussir au brevet des collèges et d’aboutir à une bonne orientation scolaire et professionnelle future. Les cibles de comparaison faisaient partie du groupe scolaire réputé et du groupe scolaire peu réputé. L’Anxiété sociale et les consciences de soi privée et publique des sujets étaient également mesurées. Des analyses de régressions multiples permettent d’avancer que l’O.C. dépend largement de la position que les sujets occupent dans le champ de la comparaison sociale et de l’appartenance scolaire de la cible de comparaison. L’Anxiété sociale s’est avérée un bon prédicteur de l’O.C. et a modéré les estimations des sujets concernant leur orientation scolaire. Le rôle de l’O.C. en tant que phénomène participant à la lutte contre l’anxiété fait l’objet d’une discussion.This study investigates how the reputation of the schools that adolescents attend effects their comparative optimism (C.O.) when faced with anxiety inducing events (tracking process after junior high and final school leaving exam). C.O. refers to the belief that negative events are more likely to happen to others than to one-self, and that positive events are more likely to happen to one-self than to others. The target population included students from junior high schools of either renown or ill repute. The subjects were required to self-evaluate in comparison to others their likelihood of success with regard to: tracking after junior high, the final school leaving exam and a career. Subjects filled out a social anxiety, and private and public self-consciousness scale. Multiple regression analyses allows one to conclude that C.O. depends greatly on the position that subjects occupy in the field of social comparison, as well as, belongingness to their scholastic establishment. Social anxiety best predicted C.O. scores, and provided moderate estimates about school tracking. The role of C.O. as a phenomenon to battle anxiety is a subject for discussion

Analyse de l’espace des chemins pour une édition de la lumière par calques

International audienceIn computer generated images, and particularly those produced by the movie industry, lighting is a primary source of artistic expression which is used to set up atmospheres, guide action or convey emotions. The appearance of light is the result of a global propagation throughout the scene. Its editing typically relies on successive renders, making it tedious for artists. We propose an image space decomposition of the render as a superposition of custom editable layers.Dans le domaine de la synthèse d’images 3D, et en particulier dans le cadre du cinéma d’animation, l’éclairage est une composante artistique de premier ordre qui permet de créer une atmosphère, de guider l’action ou de transmettre des émotions. L’apparence de la lumière est le résultat d’une propagation globale qui dépend de l’intégralité de la scène. Son édition nécessite traditionnellement de nombreux rendus successifs dont la lenteur rend le travail des graphistes fastidieux. Nous proposons une décomposition du rendu sous la forme d’une superposition de calques éditables en espace image

Shadow Layers for Participating Media

International audienceIn the movie industry pipeline, rendering programs output the main image along with a collection of Arbitrary Output Variable layers (AOVs) that retain specific information on light transport and scene properties in image space. Compositing artists use AOVs to improve the quality and appearance of the rendered picture during post-processing, according to the artistic goal of the shot. In particular, cast shadows are manipulated to support narration and storytelling, as the human perception tolerates non-physical edits. Conventional path tracing renderers often propose a shadow matte AOV containing radiance lost when shadow rays are occluded. Previous work has shown that they incorrectly estimate shadow and miss occluded radiance from indirect light sources, and that shadow layers must be used to correctly recover radiance from single, solid occluders. In this paper, we generalise shadow layers to an arbitrary number of occluders, and add support for participating media. We begin by quantifying the radiance loss between the radiative transfer equation and the rendering equation, and translate it into a path integral formulation for an efficient Monte Carlo integration. We propose a prototype implementation that renders the main image and shadow layers in a single pass with an affordable computational overhead

Global Illumination Shadow Layers

International audienceComputer graphics artists often resort to compositing to rework light effects in a synthetic image without requiring a new render. Shadows are primary subjects of artistic manipulation as they carry important stylistic information while our perception is tolerant with their editing. In this paper we formalize the notion of global shadow, generalizing direct shadow found in previous work to a global illumination context. We define an object's shadow layer as the difference between two altered renders of the scene. A shadow layer contains the radiance lost on the camera film because of a given object. We translate this definition in the theoretical framework of Monte-Carlo integration, obtaining a concise expression of the shadow layer. Building on it, we propose a path tracing algorithm that renders both the original image and any number of shadow layers in a single pass: the user may choose to separate shadows on a per-object and per-light basis, enabling intuitive and decoupled edits

Harmonics Virtual Lights: Fast Projection of Luminance Field on Spherical Harmonics for Efficient Rendering

International audienceIn this paper, we introduce Harmonics Virtual Lights (HVL), to model indirect light sources for interactive global illumination of dynamic 3D scenes. Virtual Point Lights (VPL) are an efficient approach to define indirect light sources and to evaluate the resulting indirect lighting. Nonetheless, VPL suffer from disturbing artifacts, especially with high-frequency materials.Virtual Spherical Lights (VSL) avoid these artifacts by considering spheres instead of points but estimates the lighting integral using Monte-Carlo which results to noise in the final image. We define HVL as an extension of VSL in a Spherical Harmonics (SH) framework, defining a closed form of the lighting integral evaluation. We propose an efficient SH projection of spherical lights contribution faster than existing methods. Computing the outgoing luminance requires O(n) operations when using materials with circular symmetric lobes, and O(n²) operations for the general case, where n is the number of SH bands. HVL can be used with either parametric or measured BRDF without extra cost and offers control over rendering time and image quality, by either decreasing or increasing the band limit used for SH projection. Our approach is particularly well-designed to render medium-frequency one-bounce global illumination with arbitrary BRDF at interactive frame rate