Les nouveaux outils informatiques pour l'habillage d'objets 3D

Jean-Michel Dischler, professeur d'informatique au Laboratoire des sciences de l'Ingénieur, de l'Informatique et de l'Imagerie (ICube, CNRS/ENGEES/INSA de Strasbourg/Université de Strasbourg) vient d'être élu fellow de l'association Eurographics (European Association for Computer Graphics). Il s'agit du cinquième Français à être élu depuis la création de cette structure. Ses recherches visent à développer de nouveaux outils informatiques permettant de faciliter l'habillage d'objets 3D numériques, dans le cadre de la création de mondes virtuels complexes et riches en détails visuels.

La création de mondes virtuels 3D trouve des applications dans des domaines variés, aussi bien technologiques comme des simulateurs 3D, du prototypage virtuel pour l'aide à la prise de décision, des catalogues et archives 3D, etc., qu'artistiques avec par exemple la création de média à des fins ludiques ou éducatives. Ces mondes deviennent de plus en plus volumineux et de plus en plus riches en détails, permettant ainsi des rendus d'images de synthèse difficiles à distinguer de la réalité. Généralement, une plus grande richesse visuelle est obtenue par un habillage sophistiqué des modèles 3D. Cet habillage, appelé "la texture" en informatique graphique, consiste à plaquer une image 2D sur l'objet 3D, comme un papier peint. Il permet d'ajouter des détails à petite échelle sur les surfaces: des veines pour du bois, des briques pour une façade ou des brins d'herbe pour une pelouse. Avec la définition croissante des dispositifs d'affichage, comme les écrans TV UHD, la création de textures très haute définition, c'est-à-dire dépassant les centaines de Mega-pixels, est devenue incontournable. Mais la création de textures de cette taille, avec des outils classiques d'édition presque pixel par pixel, devient un processus fastidieux pour les infographistes et donc coûteux en matière de production.


Les travaux de Jean-Michel Dischler et de ses collaborateurs, Basile Sauvage, Rémi Allègre, Frédéric Larue, Olivier Génevaux d'ICube et Guillaume Gilet du laboratoire XLIM (CNRS/Université de Limoges) visent à faciliter ces processus, notamment par l'usage d'exemples particuliers: des photographies de textures réelles. L'enjeu est de construire une texture variée et arbitrairement grande à partir de cet exemple, ce qui pose certains problèmes. Tout d'abord, certains effets de lumière ou de reliefs ne sont pas inclus dans l'information photographique. Ensuite, la surface virtuelle peut être bien plus grande que l'objet réel: il ne suffit pas de répéter périodiquement le motif photographié pour couvrir toute la surface et d'ajouter des effets lumineux ad hoc sous peine de créer des résultats non réalistes. Dans le cadre de plusieurs travaux de thèse menés par l'équipe, dont la plus récente a par ailleurs été primée par l'Université de Strasbourg qui récompense chaque année les thèses les plus marquantes, plusieurs nouveaux algorithmes informatiques exploitant des outils statistiques ont été proposés. Ces algorithmes s'attaquent à la représentation informatique de l'apparence d'objets réels: la couleur, la brillance, les reflets, etc., reconstruits à partir de plusieurs photographies et d'une numérisation 3D. De plus, ces algorithmes visent à améliorer la décoration des mondes virtuels: cela permet par exemple de dessiner automatiquement des murs avec leurs briques ou des tissus avec leurs fils. L'effort de cette recherche porte sur le passage à l'échelle en termes de résolution des textures, dont l'objectif est d'atteindre la centaine de Giga-pixels et de faciliter leur édition pour la création efficace de contenus graphiques 3D.