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Pousser les limites de la création 3D

Après avoir participé à un projet de recherche de Disney Research sur l'éclairage d'objets virtuels 3D, le professeur Jean-François Lalonde poursuit les travaux avec ses étudiants

À l'aide d'un logiciel spécialisé et de caméras Canon 5D Mark III, l'équipe capte une série de données qui lui permettent d'analyser les effets de la lumière naturelle sur un bâtiment ou une sculpture. L'objectif: développer des technologies permettant de mieux éclairer des objets virtuels 3D.
Jean-François Lalonde observe minutieusement le ciel, et ce n'est pas parce qu'il a la tête dans les nuages. Professeur au Département de génie électrique et de génie informatique, il se spécialise en intégration d'objets virtuels 3D dans un environnement réel. Depuis qu'il est en poste, soit un an et demi, il a pris avec ses étudiants plus de 10 000 photos du ciel, dont plusieurs à partir du toit du pavillon Adrien-Pouliot. Ces clichés leur permettent de mieux comprendre la composition de la lumière naturelle. «Insérer un objet virtuel dans une image existante, c'est relativement facile. Le défi, c'est de simuler l'éclairage de cet objet. Il faut calculer non seulement l'intensité et la position du soleil, mais aussi la couleur du ciel, la présence de nuages et plusieurs autres paramètres», explique-t-il.

L'intégration d'objets virtuels 3D dans une image permet, par exemple, de prévisualiser le résultat de travaux d'architecture. Elle est aussi utilisée dans le monde des effets spéciaux, pour réaliser des films ou des jeux vidéo. L'équipe de Jean-François Lalonde tente de trouver des façons de mieux éclairer ces objets virtuels. Dernièrement, le professeur a participé à un important projet de recherche financé par Disney Research, un laboratoire associé à The Walt Disney Company. L'équipe de chercheurs est parvenue à concevoir un algorithme permettant d'établir la position du soleil et les conditions climatiques qui prévalaient au moment où une photo a été prise. Un logiciel propose alors un éclairage adapté pour y insérer un objet, ce qui lui donne un rendu plus réaliste. «On peut désormais mêler des éléments virtuels à un décor réel en obtenant des conditions d'éclairage qui sont très près de la réalité», se réjouit Jean-François Lalonde, qui a mené ce projet avec Iain Matthews, chercheur principal chez Disney Research.

Les recherches se poursuivent maintenant avec des étudiants de la Faculté des sciences et de génie. Marc-André Gardner, inscrit au doctorat en génie électrique, travaille à la conception d'un logiciel permettant de créer des ciels virtuels. Pour cela, il comptabilise une pléthore de données informatiques sur les différents types d'éclairage possibles, captées grâce à des caméras 360 degrés posées sur le toit du pavillon. Ses recherches sont reliées de près à celles du doctorant Yannick Hold-Geoffroy, qui étudie les effets de l'éclairage du soleil. «On essaie de trouver quels sont les paramètres qui font que tel ciel va donner tel type d'éclairage et générer tel type d'ombrage sur une sculpture ou un bâtiment. D'emblée, ça semble évident; nos yeux captent cette information et la relaient de façon instantanée à notre cerveau. Mais demander à un ordinateur de caractériser un ciel et de générer une action en fonction de ces données, c'est beaucoup plus compliqué», révèle ce dernier.

Leurs recherches pourraient déboucher sur des applications dans plusieurs domaines. Différentes compagnies, dont Frima et Algolux, suivent de près ces travaux. Ceux-ci mettent à contribution une équipe multidisciplinaire composée de stagiaires et d'auxiliaires de recherche. Jean-François Lalonde est d'ailleurs en période de recrutement pour agrandir son réseau de collaborateurs. «J'ai encore de la place, les gens intéressés n'ont qu'à me contacter!», dit-il, enthousiaste.

Pour plus d'information sur les travaux de recherche et les cours offerts par Jean-François Lalonde: vision.gel.ulaval.ca/~jflalonde

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