Simulateur pour l'étude de la visibilité dans les environnements enfumés. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Light simulation to study the visibility in scenes containing smoke

Simulateur pour l'étude de la visibilité dans les environnements enfumés.

Résumé

Light simulation can be used to study and analyse the visual comfort as well as the performance of lighting devices. To meet this objective, the used methods have to provide an exact solution to the global illumination problem. Another complexity is due to the fact that light simulation has to be performed for geometrically complex scenes and realistic photometric properties of light sources (artificial and natural) and materials. The goal of this thesis is to provide fast global illumination solutions for scenes containing participating media such as smoke. The smoke distribution and its density are scalable, and the observer moves through the virtual scene. This kind of solution could be helpful for fire emergency. After a complete analysis of the problem (light interaction with materials and with smoke), our work is divided into three parts. In the first time, we present a new method to solve the global illumination problem for surface objects based on the irradiance cache method. Our method makes use of records with an influence zone which adapts to geometry and lighting variations. We called this records \textit{adaptive records}. With this method, the cache density can be controled and high lighting variations (represented by irradiance gradients) can be precomputed and stored in the irradiance cache. Then, we address the global illumination problem for scenes containing static participating media. We propose a new method which is an extension to participating media of our work on irradiance cache with adaptive records. Volume records are created in the participating media depending on its scattering coefficients (diffusion and absorption). Finally, we extend this work to dynamics smokes whose shape varies spatially and temporally. To this end, adaptive spatio-temporal surface and volume records are introduced and used for interpolation purpose together with spatial and temporal gradients.
La simulation d'éclairage peut être utilisée pour l'étude et l'analyse du confort visuel ou de la performance de dispositifs d'éclairage. Pour répondre à de tels objectifs, les méthodes utilisées doivent résoudre de manière précise et réaliste la problématique de l'illumination globale. De plus, les logiciels de simulation d'éclairage doivent souvent manipuler des scènes géométriquement complexes mais aussi exploiter les propriétés photométriques réalistes des sources artificielles étendues, des sources naturelles et des matériaux. L'objectif du travail de thèse est d'étendre les possibilités de ces outils à la prise en compte d'environnements enfumés dans lesquels la densité et la répartition des fumées évoluent avec le temps, tout en considérant le déplacement d'un observateur virtuel dans la scène. De telles possibilités ouvriraient le champ des possibilités de la simulation d'éclairage à des cas d'étude de la vision dans les fumées pour la sécurité incendie par exemple. Suite à une analyse globale du problème (interaction lumière/matériaux, lumière/fumée, évolution de la fumée dans le temps), le travail de recherche est décomposé en trois parties. Nous présentons dans un premier temps une nouvelle méthode de résolution de l'illumination globale pour les objets surfaciques basée sur la méthode de cache d'éclairement avec des enregistrements dont les zones d'influence s'adaptent à la géométrie et aux variations d'éclairage. Nous appelons ces enregistrements des \textit{enregistrements adaptatifs} Cette technique permet de contrôler plus finement la densité du cache. Par la suite, les travaux s'intéressent en détail à la problématique des milieux participatifs statiques et de leur interaction avec la lumière. Une méthode de résolution, s'appuyant sur les travaux de la première partie, est alors proposée. Les enregistrements adaptatifs sont créés dans l'espace en fonction des caractéristiques de la fumée (coefficients de diffusion et d'absorption) et de son influence sur l'éclairage global. Enfin, l'aspect dynamique est étudié et une extension temporelle de la méthode de simulation d'éclairage en présence de milieux participatifs est alors proposée. Nous introduisons le concept d'enregistrements adaptatifs spatio-temporels (pour les surfaces et les volumes) pour interpoler les variations d'éclairement à la fois dans l'espace et dans le temps.
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Dates et versions

tel-00556718 , version 1 (17-01-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00556718 , version 1

Citer

Mickaël Ribardière. Simulateur pour l'étude de la visibilité dans les environnements enfumés.. Modélisation et simulation. Université Rennes 1, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00556718⟩

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