Abstract FR:

Cette thèse est consacrée à des représentations d'arbres pour la synthèse d'images de haute-qualité ou temps réel. Les techniques de modélisation d'arbres permettent à ce jour la génération d'espèces et de formes diverses. Cependant, leur représentation géométrique nécessite une multitude de polygones, source d'un coût de calcul important et de gros problèmes d'aliassage lors du rendu. La construction de niveaux de détails par simplification de maillage ne peut s'appliquer à un arbre sans en modifier l'opacité et l'illumination globale, à cause du caractère disparate du feuillage. En suivant l'idée de représenter feuilles et branches par paquet intégrant les aspects géométriques et photométriques, nous avons conçu deux nouvelles représentations. La première, destinée au rendu haute-qualité, est basée sur le calcul analytique du modèle d'illumination global d'une géométrie représentant un rameau d'aiguilles de conifère. En nous servant des connaissances a priori concernant la distribution géométrique des aiguilles, nous avons mis au point une hiérarchie de trois shaders capables de représenter à une échelle donnée les effets cumulés des niveaux plus fins, sans les échantillonner, et en tenant compte de l'auto-ombrage et de la visibilité. Le caractère analytique de ces shaders permet à la fois d'accélérer considérablement les temps de calculs et d'obtenir des images de qualité, avec très peu d'aliassage. La deuxième, destiné au rendu temps réel, se compose d'une hiérarchie d'images correspondant à l'échantillonnage des directions de vue et de lumière, que nous affichons à l'aide de billboards. Nous lui associons une structure de visibilité pré-calculée, basée sur des cubes de visibilité, pour traiter l'ombrage. Notre implémentation permet l'affichage interactif d'une forêt de 1 000 arbres avec illumination, auto-ombrage, ombrage, et avec possibilité de déplacer interactivement la source de lumière.