L’objectif du cours est d'apprendre et de mettre en pratique les techniques modernes de génération d’images de synthèse photoréalistes courament utilisée dans l'industrie du film d'animation et effets spéciaux. Plus précisément, à la fin de ce cours, les étudiants seront capables de :

• Décrire les différentes étapes et modèles mathématiques utilisés dans la génération d’images
• Mettre en application ces modèles dans un moteur de rendu moderne basé sur le tracé de chemin
• Valider les procédures de génération d’images
• Discuter des avantages et inconvénients des différentes méthodes d’échantillonnage

Les thèmes suivants seront abordés :

Tracé de rayon. Structure de données accélératrices. Radiométrie et équation de rendu. Méthode d’intégration numérique. Échantillonnage préférentiel. Calcul d’éclairage direct et indirect. Modèles de matériaux. Rendu volumétrique et milieux participants. Rendu différentiel. Techniques émergentes dans la synthèse d’images.

Les objectifs pédagogiques seront atteints par un enseignement hebdomadaire sous forme de cours magistraux portant sur les fondements de la simulation numérique du transport de lumière et de la synthèse d’image photoréaliste. Les étudiant(e)s mettront ces concepts en pratique à travers une série de devoirs individuels, visant le développement progressif de leur propre moteur de rendu en C++ ou Rust. Le cours se conclura par une compétition de rendu en équipe de deux, au cours de laquelle chaque équipe présentera un projet original répondant à un thème prédéfini.

• Introduction à la synthèse d’image (3h)
• Tracé de rayon (3h)
• Représentation géométrique et structure de données accélératrices (3h)
• Textures et méthodes procédurales (3h)
• Radiométrie et équation de rendu (3h)
• Méthode d’intégration numérique et échantillonnage (Monte Carlo) (3h)
• Calcul de l’éclairage direct (3h)
• Espace des chemins, calcul de l’éclairage indirect (3h)
• Milieux participatifs, rendu volumétrique (3h)
• Modèles de matériaux avancés (3h) 
• Techniques avancées d’intégration (3h)
• Techniques émergentes en simulation d’éclairage (3h)
• Présentation invitée (1.5h)
• Compétition de rendu et présentations (1.5h)

Les heures indiquées ci-dessus correspondent à des heures approximatives d’enseignement pour chaque sujet et incluent le temps alloué aux quiz et aux instructions pour les devoirs.
 

40 % (3) Devoirs individuel (3 x 10 %) et un devoir en équipe (10%) 
30 % Compétition de rendu en équipe (Rapports, Présentation, Implémentation)
            2 % Proposition initiale
            8 % Présentation en classe
          20 % Rapport final (Mise en œuvre, validité technique, explications)
30 % Quiz (2 x 15 %)

Un travail remis en retard subira une pénalité de 20 % à laquelle s'ajouteront 20 % de pénalité par jour complet de retard. Lorsque plusieurs éléments sont à remettre pour un même travail, le travail est considéré complet seulement lorsque tous les éléments sont remis.

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Ce cours n'utilise pas de manuel scolaire. Cependant, les références optionnelles ci-dessous seront très utiles pour approfondir les concepts et sujets abordés durant ce cours.

Tous les livres listés ci-dessous sont disponibles gratuitement en ligne. 

Les premiers devoirs et quiz porteront largement sur les concepts présentés dans les excellents et courts livres de Peter Shirley:

• “Ray tracing in one weekend”
• “Ray tracing the next week”
• “Ray tracing the rest of your life”

Ces livres présentent de façon non formelle et itérative plusieurs concepts importants du cours. Ils constituent une très bonne ressource pour commencer ce cours. Les livres et leur code source sont disponibles à l’adresse suivante :  https://raytracing.github.io/

L’ouvrage de référence que nous utiliserons pour ce cours est : “Physically Based Rendering: From Theory To Implementation”, 4th Édition, par Matt Pharr, Wenzel Jakob, et Greg Humphreys, 2023. Une version précédente du livre est disponible gratuitement sous format virtuel à la page suivante: https://www.pbr-book.org/.

https://ena.etsmtl.ca/

Résultats des compétitions de rendu des années précédentes : https://profs.etsmtl.ca/agruson/competition/. Les étudiants acceptent que leurs résultats de leur compétition soient accessibles sauf indication contraire.