PhD Thesis

last update: 2005-05-09
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The thesis is in French. However, papers and research reports in English are available below for most of the chapters. Please remind that the thesis often contains more details and is an improved version of these papers (especially for the research reports).

Abstract

The visual complexity of objects does not only come from their shape, but also from their surface appearence. Surface details are not essential to understand shape. However they are crucial to the realism of the produced images, required by modern graphics applications such as video games, special effects and simulators.

In Computer Graphics, texturing methods such as texture mapping are commonly used to enrich the apearence of an object's surface. They allow to introduce variations of the object's material properties along the surface, and thus to create details, from fine colored patterns to bumped or damaged aspects. However, the increasing needs in terms of quality, richness and detail resolution implies an increasing demand on ressources : memory consumption, time and difficulty of creation for artists, time required to compute an image. Existing texturing methods, in particular texture mapping, no longer answer efficiently to all the texturing situations.

We propose in this thesis new texturing methods, able to reach extremly high resolutions of details on surfaces while using little memory, reducing creation time for artists, and performing at interactive frame rates. Our methods are designed to run on recent programmable graphics hardware. We rely on multiple approches : semi-automatic compositing of patterns along the surface, view-dependent texture data management, methods based on hierarchical textures to avoid using a global planar parameterization. We also propose practical applications of our generic texturing methods to create effects that were difficult - if not impossible - to achieve previously.

Résumé

La complexité visuelle des objets ne réside pas uniquement dans leurs formes, mais également dans l'apparence de leurs surfaces. Les détails de surface ne sont pas nécessaires à la compréhension des formes. Ils sont cependant primordiaux pour enrichir l'aspect visuel des images produites, et répondre aux besoins croissants de réalisme des applications graphiques modernes (jeux vidéos, effets spéciaux, simulateurs).

En synthèse d'image, les modèles d'habillage de surface, tels que le placage de texture, sont utilisés conjointement à la représentation des formes pour enrichir l'aspect des objets. Ils permettent de représenter les variations des propriétés du matériau le long de la surface, et ainsi de créer de nombreux détails, allant de fins motifs colorés à des aspects rugueux ou abimés. Cependant, la demande croissante de l'industrie, en terme de richesse, de qualité et de finesse de détails, implique une utilisation des ressources toujours plus grande : quantité de données à stocker, temps et difficulté de création pour les artistes, temps de calcul des images. Les modèles d'habillage de surface actuels, en particulier le placage de texture, ne permettent plus de répondre efficacement à toutes les situations.

Nous proposons dans cette thèse de nouveaux modèles d'habillage, qui permettent d'atteindre de très hautes résolutions de détails sur les surfaces, avec peu de mémoire, un temps de création réduit et avec des performances interactives : nous les avons concus pour les processeurs graphiques programmables récents. Nos approches sont multiples : combinaison semi- automatique de motifs sur la surface, gestion de texture dépendante du point de vue, méthodes basées sur des textures hiérarchiques pour éviter le recours à une paramétrisation planaire globale. Nous proposons également, à titre d'exemple, des applications concrètes de nos modèles d'habillage génériques à des cas difficiles, voire impossibles, à réaliser auparavant.

Corresponding videos, papers and research reports

Chapter 3

Video and images.
 
Paper
 
Pattern Based Procedural Textures    
Sylvain Lefebvre, Fabrice Neyret
I3D 2003 - ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics

Chapter 4

Videos
 
More information
 
Book chapter
 
Shaderx2: Shader Programming Tips & Tricks
ISBN: 1-556-22988-7
Publisher: Wordware Publishing
Drops of water and texture sprites
Sylvain Lefebvre

Chapter 5

Sorry, there is no corresponding English paper.

Chapter 6

Video (.mp4 file. The file may be wrongly saved as a .mov file by the browser)
 
Research report
 
Unified Texture Management for Arbitrary Meshes    
Sylvain Lefebvre, Jérome Darbon and Fabrice Neyret
INRIA Research report, May 2004

Chapter 7

Octree texture, 70 FPS on a GeForce 6800 GT Corresponding octree (max depth = 12, size = 4.5Mb)

 
Book chapter
 
GPU Gems 2: Programming Techniques for High-Performance Graphics and General-Purpose Computation
ISBN: 0-321-33559-7
Publisher: Addison Wesley Professional
Octree Textures on the GPU
Sylvain Lefebvre, Samuel Hornus and Fabrice Neyret
To appear (2005)

Chapter 8


 
Videos
 

Chapter 9

Video
 
Paper
 
Texture Sprites: Texture Elements Splatted on Surfaces    
Sylvain Lefebvre, Samuel Hornus and Fabrice Neyret
I3D 2005 - ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games

 

Chapter 10

More information, video and images.
 
Paper
 
Synthesizing Bark    
Sylvain Lefebvre, Fabrice Neyret
13th Eurographics Workshop on Rendering 2002

Other publications

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