IMAGE NUMÉRIQUE ET IMAGE DE SYNTHÈSE

L'image de synthèse

Pour préciser les différences qui distinguent les images numériques et les images de synthèse, nous allons examiner trois exemples de création.

À partir d'une image sur papier, on peut produire une copie sous forme d'une image numérique en utilisant un scanner. Ce périphérique d'ordinateur permet d'obtenir un fichier numérique. Il réalise une numérisation de l'image initiale, mais ce n'est pas une image de synthèse.

On peut aussi créer une image numérique de toutes pièces avec des logiciels de dessin. À l'aide d'outils virtuels simulant des crayons, pinceaux, brosses, gommes ou autres aérographes, l'utilisateur dessine ou peint directement, du moins de manière virtuelle, sur la surface de son écran d'ordinateur. Il a, avec ces outils, le pouvoir de choisir la couleur de chaque pixel de son image, individuellement ou par groupes entiers. Il n'est pas dans l'habitude d'appeler ces images-là des images de synthèse, bien qu'elles soient numériques et entièrement créées artificiellement.

La dernière méthode produit quant à elle des images de synthèse. Ici, contrairement à l'utilisateur d'un logiciel de dessin, le créateur ne travaille pas directement au niveau de l'image. Celle-ci n'est en fait que le résultat du calcul d'un programme de l'ordinateur qui utilise un ensemble de données que l'on nomme une scène. La scène est fournie sous forme de données numériques qui modélisent non pas l'image des objets qui la composent, mais ces objets eux-mêmes. Ces données numériques permettant de représenter dans la mémoire d'un ordinateur la forme d'un ou de plusieurs objets constituent un modèle géométrique de la scène. À titre d'exemple, on peut mémoriser la forme des objets en stockant un ensemble de petits polygones nommés facettes. Chaque facette est elle-même représentée par la liste des coordonnées de ses sommets exprimées dans un repère cartésien fixé.

À partir d'un modèle géométrique, un programme de visualisation va calculer (pixel par pixel) l'image de la scène. Aux modèles géométriques sont ajoutées des informations supplémentaires comme la position de l'observateur, la couleur des objets, l'emplacement et l'intensité des sources d'éclairage, etc. Le processus de création d'une image de synthèse passe donc d'abord par la définition des objets qui constituent la scène. Ensuite, dans un deuxième temps, il s'agit d'un véritable travail de photographe, qui effectue son cadrage, détermine l'éclairage, etc. À partir d'une scène donnée, plusieurs images différentes peuvent être produites. Il devient possible aussi de créer des films d'animation entièrement en synthèse d'images. Entre chaque image, on modifie à l'aide d'un logiciel certains paramètres de la scène pour produire l'effet d'animation. Ces paramètres peuvent être géométriques (mouvement) mais aussi plus abstraits comme, par exemple, l'éclairage (coucher de soleil...). Toute donnée numérique figurant dans le fichier de description de la scène est sujette à produire un effet d'animation.

Actuellement, les algorithmes de visualisation ont permis d'atteindre un réalisme remarquable. On sait tenir compte de quantités de paramètres, permettant de réaliser de manière entièrement automatique, à partir d'une scène donnée, des images réalistes de qualité photographique : le virtuel devient difficile à distinguer du réel. Toute l'optique géométrique a été introduite dans ces programmes (lancer de rayons ou ray casting et programmes de radiosité) (fig.1). Ils sont capables de calculer les effets de couleurs, de transparence, de réflexion, de simuler de manière correcte les miroirs (plans ou non), les effets de[...]