Acquérir les techniques reconnues de communication interactive graphique et de synthèse d'image. Intégrer ces techniques dans des domaines d'application tels que la conception assistée par ordinateur, la modélisation géométrique structurelle, la réalisation de prototype informatique, la visualisation scientifique, la réalité virtuelle et l'animation par ordinateur.

Introduction au processus de synthèse d'image par ordinateur. Matériel et logiciel d'infographie. Normes graphiques (GKS, PHIGS, RenderMan, GL). Espace tridimensionnel, coordonnées homogènes, transformations géométriques tridimensionnelles. Projections. Systèmes de visualisation tridimensionnelle et pipeline de transformations. Modélisation géométrique : modèles polyédriques, modèles solides, représentations internes par les limites (B-REP) et par géométrie solide constructive (CSG). Courbes et surfaces paramétriques : représentations de Bézier, B-spline, NURBS. Élimination des parties cachées. Synthèse d'image : modèles de lumière, modèles de réflexion, modèles d'illumination, répartition des lumières. Lancer de rayons. Textures et ombrages. Rendu de volume. Théorie de la couleur. Animation d'images de synthèse.

Exemples d'application et réalisation de travaux pratiques avec différents logiciels d'infographie, de synthèse d'image et d'animation.

Au terme du cours, l’étudiant devrait être capable de :

• Comprendre, maîtriser et évaluer les différentes techniques d'infographie interactive, de synthèse d'image et d'animation par ordinateur;

• Intégrer ces notions à des applications telles que la conception assistée par ordinateur, le prototypage informatique et la visualisation scientifique.

Le cours comprend des exposés magistraux, des démonstrations pratiques et des contributions pédagogiques présentées par les étudiants.

La partie théorique du cours est donnée sous la forme d'exposés magistraux au cours de la session, les deux dernières semaines étant réservées aux présentations des contributions pédagogiques des étudiants.

Une contribution pédagogique présentée à la fin de la session, permet de développer un sujet connexe au cours.  Cette contribution prend la forme d’une revue de littérature exhaustive et/ou d’un travail de programmation infographique sur un thème choisi par l’étudiant(e).

              1.      Introduction                                                                                                                  

                        .        Images réelles/images de synthèse

                        .        Processus de synthèse d'images/tramage

                        .        Modèles géométriques

                        .        Matériel/logiciel

              2.      Visualisation 3-D                                                                                                         

                        .        Transformations 2D et 3D

                                 - coordonnées homogènes

                                 - opérateurs matriciels

                        .        Projections

                        .        Systèmes de visualisation

                        .        Pipeline de visualisation

              3.      Modélisation géométrique                                                                                        

                        .        Modèles polyédriques

                        .        Modèles solides

                        .        Modèles implicites

            4.         Rendu du volume et synthèse d’images en médecine                                     

                        .        Radiologie

                        .        Tomographie

                        .        Imagerie 3-D

            5.         Rendu d’images

                                           Lignes et surfaces cachées

                                 .         Techniques de suppression des surfaces cachées

                                 .         Revue des différents algorithmes

                                           Modèles de lumière

                                 .         Théorie de la couleur

                                 .         Modèles de réflexion

                                 .         Illumination incrémentale

              6.      Normes et langages graphiques

                        .        Introduction à VRML

                        .        Programmation de rendu 3D avec Open GL

              7.      Courbes et surfaces paramétriques                                                                      

                        .        Présentation des techniques paramétriques

                        .        Interpolation polynomiale

                        .        Formes d'Hermite, de Bézier, B-Splines, NURBS

                        .        Subdivision

              8.      Textures et ombrages                                                                                                

                        .        Textures 2D, techniques de mappage

                        .        Textures 3D

                        .        Modèles d’ombrage

              9.      Animation par ordinateur                                                                                          

                        .        Méthodes traditionnelles

                        .        Animation 3D et ordinateur

                        .        Méthodes de simulation

              10.    Lancer de rayons (ray tracing)                                                                                

                        .        Définition

                        .        Présentation algorithmique

                        .        Exemples

              11.    "Radiosité" (radiosity)                                                                                               

                        .        Définition

                        .        Présentation algorithmique

                        .        Exemples

              12.    Contributions pédagogiques                                                                                   

              13.    Contributions pédagogiques               

Contribution pédagogique individuelle : 60 %

Revue de la littérature sur un thème choisi et/ou projet de programmation Autodesk Maya.  Cette contribution pédagogique comprend une présentation orale et un rapport écrit.

Examen final : 40 %

Examen de type ‘take home’ portant sur la matière connexe au contenu théorique vu en classe.

Ne s'applique pas.

Aucune

A. Watt, "3D Computer Graphics, Third Edition".  Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 2000.

Watt & M. Watt,  "Advanced animation and rendering techniques (theory and practice)", Addison-Wesley, 1992.

M. Woo & al, "OpenGL Programming Guide , Version 1.2". Addison-Wesley, 2002

R Carey & al, "The Annotated VRML 2.0 Reference Manual". Addisson-Wesley, 1998

J.D. Foley, A. van Dam, S.K. Feiner, J.F. Hughes, R.L Philips, "Introduction to Computer Graphics", Addison-Wesley, Reading, Massachussets, 1994, 557 pages.

J.D. Foley, A. van Dam, S.K. Feiner, J.F. Hughes, "Computer Graphics, Principles and Practice", Second Edition, Addison-Wesley, Reading, Massachussets, l990, ll74 pages.

http://www.softimage.com/ : Site officiel de Softimage

www.vtk.org : Ressources et Spécifications VTK

www.web3d.org : Ressources et Spécifications VRML

www.opengl.org : Site officiel du OpenGL ARB. Spécifications, cours et derniers développements OpenGL.

https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=15149

Ne s'applique pas.