Projet RNTL Lumière

Présentation

Lumière est un projet RNTL de type pré-compétitif dont l'objectif principal est de mettre au point une chaîne complète, tant matérielle, logicielle que méthodologique, dédiée à la génération d'images de synthèse d'objets virtuels, à leur rendu réaliste (éclairage) et à leur exploitation conviviale et interactive. La solution développée doit également permettre l'affichage d'une image de synthèse à grande échelle (échelle 1 par exemple).

Contexte

Le prototypage rapide et la conception assistée par ordinateur d'objets industriels sont de plus en plus répandu dans des domaines variés. Le développement des méthodes de mise au point de projets à partir de maquettes virtuelle et d'images de synthèse est aujourd'hui incontournable. Des outils logiciels très performants ont été développés par des sociétés spécialisées pour aider l'utilisateur à créer ses modèles virtuels. Ces outils de CAO permettent de réaliser la modélisation d'une grande variété d'objets industriels avec une très grande résolution. La qualité du rendu graphique de ces objets de CAO passe par la gestion de leur résolution et de leur mode d'éclairage. En effet, l'éclairage, bien connu en photographie pour mettre en valeur la personne ou l'objet visé, est également d'une importance capitale pour ce qui est de la génération d'images de synthèse d'objet virtuels notamment pour la perception des volumes.

Effectivement, ces prototypes virtuels sont utilisés à la fois pour le design de l'objet final et pour la revue de conception ou d'avancement du projet associé. Ces deux types d'utilisation apportent plusieurs contraintes sur la manière dont les prototypes virtuels doivent être visualisés. En outre, l'utilisation à des fins de design nécessite fluidité et esthétique dans le rendu visuel à grande échelle, ainsi qu'un très grand réalisme dans la gestion de l'éclairage (reflets, brillance, etc.). Par contre, l'utilisation par les équipes de conception et de réalisation demande précision et interactivité du traitement de l'image. Les objets de très grandes tailles doivent être manipulés de manière interactive ainsi que les sources d'éclairage qui les mettent en valeur.

Ces maquettes virtuelles doivent donc être capable de fédérer le travail de deux types d'utilisateur et doivent ainsi posséder l'ensemble des caractéristiques de fluidité, d'esthétique, de réalisme d'éclairage, de précision et d'interactivité. De plus, la manipulation de ce type d'image n'étant ni simple ni naturel, une méthodologie particulière doit être mise en place. En effet, le passage de la planche à dessin (plan 2D fixes) aux maquettes virtuelles 3D interactives s'est souvent soldé par un manque de convivialité dans les discussions autour de prototypes ou de maquettes du aux difficultés de manipulation de ces dernières.

Afin d'illustrer ce propos, on peut citer des exemples d'intérêt dans le cadre de ce projet, dans les domaines de l'automobile et de l'aéronautique où les outils de simulation dédiés sont en constante évolution. Dans le domaine automobile, ils s'adressent aux applications de type ergonomie, confort thermique, interface homme machine, éclairage, revue d'architecture, plan de forme, revue de design et de qualité perçue. Dans le domaine aéronautique, ils s'adressent aux applications d'ergonomie, de tests et de validations d'interfaces et de revue de design à des technologies similaires. L'enjeu est donc de trouver une solution pour bénéficier des technologies les plus modernes de génération d'image et d'éclairage tout en conservant une convivialité d'utilisation qui permette de capitaliser sur les différents profils d utilisateurs.

Objectifs

Le réalisme de la génération et du rendu d'images de synthèse peut être obtenu grâce à l'utilisation de méthodes innovantes qui sont proposées au développement dans le cadre de ce projet :

• les cartes de photons pour la partie gestion de l'éclairage et calcul de l'image de synthèse.
• la modélisation de tous les phénomènes de diffusion de lumière, d'émission de sources lumineuses, ainsi que la modélisation des matériaux utilisés.
• les clusters de PCs et de cartes graphiques pour la partie matérielle (visualisation de l'image et projection à grande échelle).

La convivialité dans l'utilisation des images de synthèses ainsi générées passe par la mise au point de méthodes d'exploitations et de moyens d'interaction. Ces moyens et ces méthodes font appel à des études de type ergonomique et sociologique mais aussi à des moyens matériels d'interaction avec une image sur un écran.

L'utilisation qui peut être faite d'une telle chaîne de production et de rendu d'images de synthèse réalistes doit être principalement interactive. Le but de l'interactivité est de faciliter la perception des volumes d'objets CAO nouveaux et de permettre leur validation plus rapidement. La fluidité d'utilisation des outils de rendu, la qualité et le réalisme des images générées jouent un rôle essentiel dans l'utilisation de tels outils de revue de design ou de revue de projet. Les applications automobiles et aéronautiques sont ainsi mises en évidence. La visualisation à grande échelle (échelle 1 pour l'automobile) permet de percevoir correctement les volumes, les effets et les dispositions des différentes composantes d'un produit issu de la CAO. La grande échelle permet également de conserver une vision d'ensemble d'un projet pendant l'étude d'un point de détail.