Realistic rendering of complex materials

Abstract

Reproduire efficacement l'apparence réaliste des matériaux est un problème crucial pour la synthèse d'images réalistes dans les productions cinématographiques et les jeux vidéo. Outre le transport global de la lumière, le réalisme d'une image de synthèse passe avant tout par une modélisation correcte du transport local, c'est-à-dire les interactions entre lumière et matière. La modélisation de ces interactions donne lieu à une grande variété de modèles de réflectance. Nous proposons une classification de ces modèles en s'appuyant sur l'échelle des détails géométriques abstraits. À partir de cette classification, nous étudions des modèles de réflectance particuliers : * un modèle de transmission pour les surfaces transparentes et rugueuses, tels que le verre dépoli. Son efficacité permet une utilisation au sein applications temps-réel * une analyse et une modélisation du transport de la lumière dans les matériaux composés d'agrégats de particules * une base alternative aux harmoniques sphériques pour représenter et illuminer efficacement les matériaux mesurés ayant une réflectance à basses fréquences. Ces modèles permettent une abstraction efficace des interactions locales tout en conservant la reproduction de leurs effets réalistes.Reproducing efficiently the appearance of complex materials is a crucial problem in the synthesis of realistic images widely involved in the production of video games and movies. Apart from global light transport, the realism of a synthetic image is in large part due to the adequate modeling of local light transport, i.e. the interactions between light and matter. Modeling these interactions gives rise to a large variety of reflectance models. We therefore propose a classification of these models based on the scales of their abstract geometric details. From this classification, we can study particular reflectance models: a transmitting reflectance model for transparent rough surfaces such a frosted glass. The efficiency of our model allows real-time performances, a study and a model of energy propagation in material composed of dense packed discrete particles, an alternative basis for representing and lighting efficiently measured materials having a low frequency reflectance. These models permit the abstraction of local interactions while keeping the realism of fully simulated local light transport models