WO2018068870A1 - Procédé de modélisation d'au moins une source de lumière - Google Patents

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WO2018068870A1
WO2018068870A1 PCT/EP2016/074788 EP2016074788W WO2018068870A1 WO 2018068870 A1 WO2018068870 A1 WO 2018068870A1 EP 2016074788 W EP2016074788 W EP 2016074788W WO 2018068870 A1 WO2018068870 A1 WO 2018068870A1
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WO
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light source
computer
light
geometric
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PCT/EP2016/074788
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Dominique CHABAUD
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Optis
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    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
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    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F2111/20—Configuration CAD, e.g. designing by assembling or positioning modules selected from libraries of predesigned modules
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    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/12—Geometric CAD characterised by design entry means specially adapted for CAD, e.g. graphical user interfaces [GUI] specially adapted for CAD

Definitions

  • the present invention relates to the field of modeling light sources. More particularly, but not exclusively, the present invention relates to the field of the design and simulation of primary light sources for use in three-dimensional (3D) environments, for example to obtain photometry data, colorimetry data. or rendering computer-generated images of complex virtual systems modeled in 3D and including such light sources.
  • 3D three-dimensional
  • the present invention relates more particularly to a method implemented by computer modeling at least one light source.
  • the present invention also relates to a computer program product comprising instructions for the execution of such a modeling method, as well as to a method for manufacturing a luminous element comprising at least one light source modeled according to such a method. modeling.
  • Such a method of modeling a light source is for example described in document US 2003/0011596 A1.
  • the light source is a secondary light source constituted by an illuminated object.
  • the method described in this document comprises a step of receiving by the computer input data comprising data representative of a light field emitted by the light source, and a step of elaboration, by the computer, from received input data from a data model representative of the light source.
  • the data model consists of a set of images.
  • the method described in this document finally comprises a step of storing the data model in a memory of the computer.
  • modeling processes the data volumes to be processed are very high, and the dynamics of modeling is reduced.
  • modeling methods can take into account the light returning to the light source only for a secondary light source constituted by an illuminated opaque object. Indeed, the properties of the secondary light source are limited to specular or diffuse reflection properties, and this only on the outer envelope of the source.
  • the invention aims to remedy all or part of the disadvantages of the state of the art identified above and in particular to provide a modeling method of at least one light source for modeling any type of source of light and take into account the light returning to the source regardless of the nature of this source, while reducing the volumes of data to be processed and without generating problems of interpolation and recovery.
  • This objective is achieved by means of a method, implemented by computer, of modeling at least one light source, the computer comprising processing means and storage means storing an application which, when is performed by the processing means, implements the method, the method comprising: a step of receiving by the input data processing means including feature data of the materials comprising the light source; and
  • the material characteristic data is attached to the volumes and surfaces of the geometric data; and
  • the light emission characteristic data of the light source is attached to the surfaces of the geometric data;
  • the modeling method makes it possible to take into account the light returning to the light source when a computer simulation, whatever the nature of this source.
  • the data volumes to be processed are advantageously reduced.
  • the modeling method according to the invention allows a reduction in consumption of computing resources and therefore a reduction in processing time. This is particularly advantageous in simulation-type applications, including real-time simulation of the computer light source.
  • the behavior of the light source thus modeled via such a modeling method can be simulated both in "active” mode, that is to say when the light source intrinsically emits light, as in the "Passive”, that is to say when light returns to the light source that it is off or on.
  • the modeling method of at least one light source according to the invention allows a faster emission of virtual photons.
  • the method further comprises a step of applying, on the geometric data describing the light source, a surface tessellation algorithm previously stored in the storage means of the computer.
  • This feature further reduces the volumes of data to be processed and facilitates the step of developing the data model representative of the light source, while maintaining good accuracy in the modeling of nearby light fields and far from the light source.
  • the geometric data describing the light source are non-native geometric data.
  • such a method advantageously provides a light source model independent of the software used for the 3D geometric design of the source and independent of any simulation software. It is thus possible to geometrically model the source only once in one of the existing software and then make it available automatically in the library for all other software without problems of interoperability between software.
  • the light source model can for example be integrated into a model of a computer-aided design software, just like any other component of such software.
  • the method according to the invention advantageously provides an inter-software data model, representative of the light source.
  • the input data received by the processing means also comprise native geometrical data describing the light source
  • the method further comprises an additional transformation step, for example: the computer processing means, native geometrical data received in non-native geometrical data, said non-native geometrical data being stored in the storage means of the computer and providing at least in part the non-native geometrical data used during the the step of developing a data model.
  • the input data received by the processing means comprise the non-native geometric data describing the light source, and the method further comprises an additional step of storing non-native geometric data. in the storage means of the computer.
  • the input data received by the processing means also comprise characteristics data. intrinsic emission of the light source, and the method further comprises an additional step of transforming, by the computer processing means, the intrinsic emission characteristic data of the light source into data of characteristics of the light source. light emission, said light emission characteristic data being stored in the storage means of the computer and providing the light emission characteristic data during the step of developing a data model.
  • the additional transformation step consists of implementing, on the intrinsic emission characteristic data of the light source, a direct, indirect or bidirectional simulation algorithm for the propagation of light rays.
  • the input data received by the processing means comprise the light emission characteristics data
  • the method further comprises an additional step of storing the transmission characteristics data. in the memory means of the computer.
  • the transformation step comprises implementing, on the native geometric data received, a surface tessellation algorithm previously stored in the storage means of the computer; at least the external surfaces of the non-native geometric data being obtained at the end of the transformation step.
  • This feature further reduces the volumes of data to be processed and facilitates the step developing the data model representative of the light source, while retaining good accuracy in modeling near and far light fields of the light source.
  • the light emission characteristics data of the light source are attached to the external surfaces of the geometric data using the tessellation of these surfaces. This feature facilitates the implementation of the data model development step, especially when the input data are physical parameter measurement data relating to a real light source.
  • the attachment of the light emission characteristic data of the light source to the tessellated external surfaces of the geometrical data is obtained via the implementation, on said light emission characteristic data and on the material characteristic data attached to the volumes and surfaces of the geometric data, of a data projection algorithm; said algorithm being previously stored in the storage means of the computer.
  • the surfaces of the non-native geometric data describing the light source are non-uniform rational B-spline surfaces NURBS (of the English Non-Uniform Rational Basis Splines).
  • the transmission characteristics data light source comprises data representative of an emittance, and / or data representative of an intensity distribution, and / or data representative of a luminance, and / or data representative of an emission spectral of the light source.
  • the light emission characteristic data of the light source comprise data representative of a spectral emission of the light source, said data representative of a spectral emission being represented in the form of a model.
  • multi-chromatic or spectral model is for example a model of the XYZ type.
  • the method further comprises at least one additional post-processing step, by the processing means, of the data model, from the group of steps consisting of: a comparison step with a threshold, a step filtering, a zoning step, an association step, a sampled data recognition step, an encryption step, and a compressing step.
  • the method further comprises an additional step of applying static or dynamic textures in single or high value dynamics, during which said textures are attached to the surfaces of the geometric data describing the light source, the data light emission characteristics of the light source being attached to said textures during the step of constructing a data model.
  • each texture represents an image displayed on the screen when the screen is on and this image is attached to a flat or curved region that represents the display region on the screen.
  • the fact of using dynamic textures also makes it possible to obtain a dynamic data model, that is to say, evolving over time.
  • At least two light sources are modeled; the geometric data, the material characteristic data, and the light emission characteristic data are separate data for each modeled light source; and at least two distinct data patterns, each representative of one of the light sources, are stored in the storage means of the computer.
  • all or part of the input data received during the step of receiving the input data are data obtained by a prior measurement of physical parameters relating to a real light source corresponding to the light source. to model.
  • This feature improves the accuracy of the data received in the step of receiving the input data, and thus improve the accuracy of the modeling of the or each light source.
  • the method further comprises a step of measuring the light emission characteristics of the envelope of a real light source corresponding to the light source to be modeled, the measured data forming said data of characteristics of light.
  • light emission from the light source the input data further comprising said light emission characteristic data of the light source; and a step of storing the light emission characteristic data of the light source in the storage means of the computer.
  • the invention also relates to a computer program product downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor, and including program instructions adapted to implement implement the method as described above when the program product is run on a computer.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a light element comprising at least one light source, the manufacturing method comprising a modeling sub-method as described above, said at least one source of light being modeled according to this modeling sub-method.
  • a light element is for example a light guide, a bright dashboard, or a vehicle or aircraft fire.
  • a manufacturer implementing the manufacturing method described above can advantageously perform a large number of virtual experiments while maintaining high modeling accuracy and simulation.
  • the need for such a manufacturer to make physical prototypes, which are in essence expensive and time-consuming, before they can carry out the actual manufacture of the luminous element, is thus advantageously eliminated thanks to the invention.
  • Such a manufacturer can for example visualize in real time and in virtual reality long light guides placed in a vehicle interior and which produce particular light moods, and thus verify that the perceived quality is correct regardless of the point of view. For this do, the manufacturer does not need to proceed to the realization of physical prototypes.
  • Native data specific data of a given software or software package.
  • Non-native data non-specific data of a given software or software package.
  • Primary light source a light source capable of emitting light intrinsically.
  • Secondary light source light source capable of reflecting or diffusing at least a portion of the light it receives from a primary or secondary light source.
  • Direct simulation simulation in which rays are emitted from light sources and propagated according to the geometries encountered and the optical properties of the volumes and surfaces of these geometries.
  • Indirect simulation simulation in which the rays are emitted from a camera-type sensor and propagated according to the geometries encountered and the optical properties of the volumes and surfaces of these geometries, the rays encountering light sources during their propagation which can bring back a luminance information in the sensor pixel from where they were originally generated.
  • Bidirectional simulation Simulation in which photons propagated in both directions are used according to the definition given for direct and indirect simulations.
  • FIG. 1 is a schematic and functional representation of a computer comprising a memory, the memory storing an application for implementing the modeling method of at least one light source according to the invention
  • Figure 2 is a flowchart showing a method of modeling at least one light source according to a particular aspect of the invention, the method being implemented by the application of Figure 1
  • Figures 3 and 4 are schematic representations of respectively native and non-native geometric data describing a light source, and illustrating a particular step of the modeling process of Figure 2
  • Figure 5 is a schematic representation of a portion of a data model representative of a light source modeled by the modeling method of Figure 2 according to a particular embodiment of the invention.
  • the term "computer” any electronic device provided with at least processing means and storage means, such as for example a desktop computer, a laptop, a communication device without such as a smartphone, or a digital tablet, without this list being exhaustive.
  • the light source 2 is advantageously a primary light source, such as for example a light source. incandescent or compact fluorescent; a light-emitting diode light source, in particular those comprising diffusing and fluorescent materials; a light guide; or a liquid crystal display.
  • a primary light source such as for example a light source. incandescent or compact fluorescent; a light-emitting diode light source, in particular those comprising diffusing and fluorescent materials; a light guide; or a liquid crystal display.
  • a computer 3 is schematically and functionally shown in FIG. 1.
  • the computer 3 comprises processing means 4 and storage means 6 connected to the processing means 4.
  • the processing means 4 comprise at least a processor 8, and the storage means 6 comprise at least one memory 10, for example of non-ephemeral memory type.
  • the processing means 4 comprise a single processor 8, and the storage means 6 comprise a single memory 10, of the non-ephemeral memory type.
  • the memory 10 stores an application 12, geometric data 14 describing the light source 2, and data 26 of light emission characteristics of the light source 2.
  • the geometric data 14 define several volumes and surfaces, such as illustrated for example in Figure 4 and as described in more detail later.
  • the geometric data 14 is non-native data.
  • the memory 10 is adapted to store a data model 16 representative of the light source 2.
  • the memory 10 further comprises a surface tessellation algorithm 18, a direct simulation algorithm 19A light ray propagation method, and / or an indirect propagation light ray simulation algorithm 19B and / or a 19C bidirectional propagation simulation algorithm.
  • the memory 10 further comprises a data projection algorithm 21.
  • the application 12 is for example a downloadable application from a data communication network, via a download platform not shown in the figures.
  • the application 12 includes program instructions adapted to implement the modeling method of at least one light source 2 according to the invention, as described below.
  • the modeling method of at least one light source 2 implemented by the computer 3 will now be described in detail, with reference to FIG. 2 considered with FIGS. 1 and 3 to 5.
  • the application 12 is executed by the processing means 4.
  • the processing means 4 receive input data 22.
  • the input data 22 comprise data 24 of characteristics of the materials of the constituent elements of the light source 2.
  • the input data 22 also includes intrinsic emission characteristic data of the light source.
  • the geometric data 14 is non-native data, and the input data 22 also includes native geometric data 28 describing the light source 2.
  • the input data 22 does not include native geometric data 28, but instead comprises non-native geometric data 14 describing the light source 2.
  • the method further comprises an additional step of storing the non-native geometric data 14 in the storage means 6 of the computer 3.
  • the method further comprises an additional step of applying, on the non-native geometric data 14 describing the light source 2, the surface tessellation algorithm 18. More specifically, the processing means 4 of the computer 3 execute the surface tessellation algorithm 18 on the non-geometrical data. 14, thus providing tessellated geometric data 14.
  • the input data 22 also comprise native geometric data describing the light source 2, these native geometrical data providing the geometrical data 14.
  • the method further comprises an additional step of storing the native geometric data 14 in the storage means 6 of the computer 3.
  • the method further comprises an additional step of application, on the native geometric data 14 describing the light source 2, the surface tessellation algorithm 18. More specifically, the processing means 4 of the computer 3 execute the surface tessellation algorithm 18 on the native geometric data 14, thus providing tessellated geometric data 14.
  • the input data 22 do not include data of intrinsic emission characteristics of the light source 2, but instead include the data 26. of light emission characteristics of the light source 2.
  • the data 26 of light emission characteristics of the light source 2 are obtained by a preliminary measurement of the light emission characteristics of the light source. envelope of a real light source corresponding to the light source 2 to be modeled. The preliminary measurement of these light emission characteristics can for example be carried out by means of a photogoniometer, a camera grid, or even miniaturized or compact cameras.
  • the method further comprises an additional step of storing the data 26 of light emission characteristics of the light source 2 in the storage means 6 of the computer 3.
  • all or part of the input data 22 are data obtained by a prior measurement of physical parameters relating to a real light source corresponding to the light source 2 to be modeled.
  • the intrinsic emission characteristic data of the light source 2 can be obtained by prior measurement of the intrinsic emission characteristics of a real light source corresponding to the light source 2 to be modeled.
  • all or part of the input data 22 can be obtained via a simulation previously performed within a computer, for example within the computer 3.
  • the input data 22 can come either from a source external to the computer 3, as illustrated in Figure 1, a part or a sub-appearing of the computer 3 itself.
  • the data 24 of characteristics of the materials comprising the light source 2 comprise data of characteristics of the materials composing the internal and / or external surfaces of the light source 2, and / or data of characteristics of the materials filling the volumes. within the light source 2.
  • the data 24 of characteristics of the materials constituting an incandescent lamp may comprise characteristics relating to the surfaces of the an emissive element formed by a tungsten filament, all as characteristics relating to the bulb material of the lamp generally made of glass.
  • the optical properties of the surfaces as volumes of all the constituent elements of the light source 2 to be modeled are contained in the data 24 of characteristics of the materials making up the source 2. Therefore, in the case where the light source 2 to be modeled is a primary light source, the optical properties of all the emissive elements of the source 2 are contained in the data 24 of characteristics of the materials composing this source 2.
  • the data 24 of characteristics of the materials comprising the light source 2 are for example data provided by the manufacturers of light sources or measured data, without the invention being limited to these exemplary embodiments.
  • the intrinsic emission characteristic data of an incandescent lamp type light source may comprise characteristics relating to the emission luminous emitting element of the lamp formed by a tungsten filament.
  • the data 26 of light emission characteristics of the light source 2 are of the type data representative of a light field emitted by the light source 2.
  • the data 26 of light emission characteristics of the light source 2 include, for example, data representative of an emittance, and / or data representative of an intensity distribution, and / or data representative of a luminance, and / or data representative of a spectral emission of the light source.
  • the data of light emission characteristics comprise data representative of a spectral emission of the light source
  • the latter can advantageously be represented in the form of a multi-chromic model or else in the form of a spectral model.
  • the data representative of a spectral emission of the light source may for example be represented in the form of a multi-chromatic model of XYZ type. Alternatively, a model type RGB (English Red Green Blue) can be used but give a lower color accuracy.
  • the spectral model is preferably sampled. More preferably, the number of samples used is a parameter adjustable by a user. This advantageously allows the user to be able to control the level of precision of the sampling.
  • the data 26 of light emission characteristics are digital data.
  • the values of the light emission characteristic data 26 are in the form of single precision floating-point numbers, in accordance with the IEEE 754 standard. ; in other words, the values of the data 26 are represented by means of four bytes.
  • any other form of digital data coding can be used.
  • the native geometric data 28 describing the light source 2 are for example data from simulation from computer-aided design software or 3D conceptual design software.
  • the native geometric data 28 describing a particular light source of the incandescent lamp type 2 are illustrated in the particular example of FIG.
  • the modeling method comprises a following step 30 during which the processing means 4 of the computer 3 transform the received native geometric data 28 into non-native geometric data. 14.
  • the non-native geometric data 14 thus obtained are digital data.
  • These non-native geometric data 14 describing the light source 2 are then stored in the storage means 6 of the computer 3.
  • the transformation step 30 comprises the implementation, on the received native geometric data 28, of the surface tessellation algorithm 18. More precisely, the processing means 4 of the computer 3 execute the surface tessellation algorithm 18 on the native geometric data 28 during the transformation step 30.
  • the surface tessellation of the native geometric data 28 consists, for example, of a mesh triangular facets 31A, as illustrated for example in Figure 5.
  • This Figure 5 which shows an element 32 of the light source 2 obtained at the end of the transformation step 30, and having a tree structure of type " Element 32 - Volume 40 - Surface 31B - Facet 31A ", will be described in more detail later.
  • FIGS. 3 and 4 are respectively represented the geometrical data. natives 28 and non-native geometric data 14 describing a particular light source of the incandescent lamp type 2, and corresponding to the implementation of the surface tessellation algorithm 18.
  • the parameters of the surface tessellation are parameters adjustable by a user.
  • the input data 22 does not include native geometric data 28, but instead comprises non-native geometric data 14 describing the light source 2
  • at least the external surfaces of the Non-native geometric data received may be previously tessellated surfaces.
  • the surfaces of the non-native geometric data 14 describing the light source are non-uniform rational NURBS B-spline surfaces (of the English Non-Uniform Rational Basis Splines).
  • NURBS non-uniform rational NURBS B-spline surfaces
  • a sampling of the coordinates of the NURBS surfaces is performed by the processing means 4 during the transformation step.
  • the parameters of the sampling are user adjustable parameters. This advantageously allows the user to be able to control the volume of the data to be processed with respect to the desired accuracy and processing time. For example, the higher the number of samples desired by the user, the better the modeling accuracy.
  • the modeling method comprises a following step 31 during which the processing means 4 of the computer 3 transform the intrinsic emission characteristic data 25 of the light source 2 in light emission characteristics data 26, via the implementation of one of the algorithms 19A, 19B, 19C, of direct, indirect or bidirectional simulation of the propagation of light rays. These data of light emission characteristics 26 are then stored in the storage means 6 of the computer 3.
  • the implementation of the direct propagation simulation algorithm 19A of light rays consists in the emission of virtual photons from the light source 2 according to its intrinsic emission characteristics 25, then in their propagation according to an algorithm ray tracing using the characteristics of the materials of the constituent elements of the light source.
  • the implementation of the indirect simulation algorithm for propagation of light rays 19B consists in the emission of rays from a fixed observer, then in their propagation according to a ray tracing algorithm.
  • the fixed observer is for example a camera that observes the light source 2 from different directions.
  • the result of such an indirect simulation is a set of high dynamic spectral images and a detailed path of photons.
  • the values of the data representative of a luminance are values taken from any point of view in the direction of any point of the light source 2.
  • the implementation of the 19C algorithm of Bidirectional simulation consists of a mixture of the principles of photon propagation exposed above in relation to the direct and indirect simulation algorithms 19A, 19B.
  • steps 30 and 31 may be performed in parallel.
  • the processing means 4 develop, from the data 24 of characteristics of the received materials, as well as geometric data 14 and data 26 of light emission characteristics stored in the means. 6, a data model 16 representative of the light source 2.
  • these non-native geometric data obtained from native geometric data at least partially provide the geometric data 14 used in this step 33.
  • the material characteristic data 24 is attached to the volumes and the surfaces of the geometric data 14, and the data 26 of the light emission characteristics of the the light source are attached to the surfaces of the geometric data 14.
  • the geometric data 14 is tessellated data
  • the light emission characteristic data 26 is attached to the external surfaces of the geometric data 14 using the tessellation of these surfaces. More specifically, in a particular embodiment of the invention, this attachment is made via the implementation, by the processing means 4 of the computer 3, on the light emission characteristics data 26 and on the data 24 of characteristics of the materials attached to the volumes and surfaces of the tessellated geometric data 14, the data projection algorithm 21.
  • the implementation of the data projection algorithm 21 consists in projecting the light emission characteristics data 26 on the geometric data 14 attached to the data 24 of characteristics of the materials.
  • the data 26 are emerging rays located immediately out of the envelope of the light source. The position of these emergent rays is perfectly known with the coordinates of the point of intersection on the exit facet. The data of each ray can thus be used to calculate the emittance of the associated facet. The direction of these emergent rays is also perfectly known and the data of each ray can be integrated into an intensity distribution attached to the corresponding facet, as detailed below.
  • the photons are conserved and are attached to the surfaces of the tessellated geometric data.
  • the photons are integrated in numerical models, preferably sampled.
  • the numerical models are then attached to the surfaces of the tessellated geometric data.
  • the sampling parameters such as, for example, the spatial resolution for emittance data, the Angular resolution for intensity distribution data or chromic or spectral resolution for data representative of a spectral emission, are user adjustable parameters.
  • the processing means 4 deduce the emittance of the facet.
  • the fact of having a constant emittance per facet allows a rather fine control of the mesh resolution of the tessellation, and can thus provide a parameter of spatial accuracy of the data model 16.
  • the preferred embodiment as regards the representation the intensity distribution for each facet 31A is to use either a sampled polar pattern, an octahedron that is refined to have a better accuracy, or an analytical model.
  • the parameters of the representation used for the intensity distribution are user adjustable parameters. or one obtains a distribution of intensity and a variable emittance by facet 31A.
  • This variable emittance can for example be modeled in the form of a static or dynamic texture, and the intensity distribution is in this case preferably given per pixel of the texture.
  • the modeling method further comprises an additional step, not shown in the figures, during which the static or dynamic textures are attached to the tessellated external surfaces of the geometric data 14.
  • the data 26 of light emission characteristics are then attached to the textures, for example to the pixels of these textures, to the During each step of developing the data model 16, each static texture is a two-dimensional texture that may be in the form of a low or high dynamic texture, a spectral texture, a multi-chromic texture, for example of the XYZ type, or a grayscale texture.
  • the dynamic textures used are, for example, videos.
  • the preferred embodiment for representing the intensity distribution for each facet 31A is to use either a sampled polar pattern, an octahedron that is refined to have a better accuracy, or an analytical model.
  • the parameters of the representation used for the intensity distribution are user adjustable parameters.
  • the emittance and the intensity distribution can be replaced by a luminance for a given point of view or several luminances for several points of view.
  • step 33 of developing the data model 16 other additional data can advantageously be attached to the geometric data 14 in order to allow the standardization of the simulation results using this source model or the placement and the orientation of this source model in a 3D environment.
  • additional data may for example comprise data representative of the light power of the source 2, or one or more axis (s) to allow the positioning and orientation of the light source 2 when it is inserted into a more complex virtual system.
  • FIG. 5 represents a part of the data model 16 obtained at the end of step 33, according to this preferred embodiment of the invention.
  • This part of the data model 16 comprises an element 32 of the light source obtained via the surface tessellation of the native geometric data 28.
  • the element 32 thus constitutes a part of the non-native geometric data 14 tessellated, obtained at the end of the stage of surface tessellation.
  • data 24 of characteristics of the materials are attached to the volumes 40 defined by the element 32
  • other data 24 of characteristics of the materials are attached to the surfaces 31B defined by the element 32
  • data 26 of light emission characteristics are attached to the facets 31A defined by the element 32.
  • the data 26 of FIG. Light emission characteristics include, for example, data representative of an emittance associated with data representative of an intensity distribution or data representative of a luminance, and data representative of a spectral emission.
  • the modeling method comprises a following step 34 during which the processing means 4 of the computer 3 perform a post-processing of the data model 16.
  • the postprocessing of the data model 16 can for example consist of a comparison to a threshold, a filtering, a zoning, an association, a recognition of sampled data, encryption of all data model data or compression of some data model data.
  • a comparison-type post-processing at a threshold may for example consist, in the preferred exemplary embodiment in which the processing means 4 implement a surface tessellation step, so that all the facets 31A on which are attached a quantity of light emission characteristics data below a predefined threshold are defined as non-emissive or constant facets.
  • a post-processing comparison with a threshold advantageously makes it possible to control the volume of the data to be processed with respect to the accuracy of the desired modeling.
  • a filtering type of post-processing may be particularly appropriate in the particular case of the implementation of one of the direct, indirect or bidirectional simulation algorithms 19A, 19B, 19C for the propagation of light rays over the course of a particular period. Step 33 of developing the data model 16.
  • a filtering postprocessing advantageously makes it possible to control the volume and the noise of the data to be processed with respect to the accuracy of the desired modeling.
  • an example of a zoning-type post-processing may be to group the facets 31A having similar emittance values, rather than systematically maintaining the attachment of an emittance value to a facet 31A.
  • a zoning-type postprocessing advantageously makes it possible to control the volume of the data to be processed with respect to the accuracy of the desired modeling.
  • a post-processing of the association type may for example consist, in the preferred exemplary embodiment in which the processing means 4 implement a surface tessellation step, to group together certain data representative of an intensity distribution. and / or certain data representative of a spectral emission that would be similar according to certain predefined criteria.
  • An association postprocessing provides greater flexibility to the elaborated data model 16, while allowing the volume of data to be processed to be reduced.
  • An encryption-type postprocessing may consist in encrypting all the data of the data model 16, access to the encrypted model being done for example through a programming interface that gives access only to the information needed to use the model in 3D design or simulation software.
  • a post-processing type encryption allows a user of such design software or 3D simulation, for example an integrator, can use the encrypted model without having the opportunity to access the content of this model, especially the details manufacturer's light source design.
  • a compression-type postprocessing may for example consist of the implementation of a compression algorithm on data representative of an intensity distribution and / or data representative of a spectral emission.
  • a post-processing of compression type makes it possible to reduce the volume of data to be processed.
  • a post-processing of the recognition type of the sampled data may for example consist in the implementation of a signal processing algorithm on sampled data in order to project them on an analytical model or on a model based on functions. wavelet type.
  • a post-processing of type recognition of sampled data makes it possible to reduce the volume of data to be processed.
  • the processing means 4 store the data model 16 in the storage means 6 of the computer 3.
  • the modeling method according to the invention has been described with reference to the modeling of a single light source, the present invention also extends to the case of modeling several light sources.
  • at least two light sources 2 are modeled via the modeling method according to the invention.
  • the geometric data, the material characteristic data and the light emission characteristic data are separate data for each modeled light source 2, and at least two distinct data models 16, each representative of one of the light sources, are stored in the storage means of the computer.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé, mis en œuvre par ordinateur (3), de modélisation d'au moins une source de lumière, comprenant : une étape de réception de données d'entrée (22) comprenant des données (24) de caractéristiques des matériaux composant la source de lumière; et une étape d'élaboration, à partir des données (24) de caractéristiques des matériaux reçues, ainsi que de données géométriques (14) et de données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière, d'un modèle de données (16) représentatif de la source de lumière, lesdites données géométriques (14) décrivant la source de lumière, et définissant une pluralité de volumes et de surfaces; dans laquelle, au cours de l'élaboration du modèle de données : les données (24) de caractéristiques des matériaux sont attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques (14); et les données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière sont attachées aux surfaces des données géométriques (14); une étape de mémorisation du modèle de données (16) dans l'ordinateur (3).

Description

PROCÉDÉ DE MODÉLISATION D'AU MOINS UNE SOURCE DE LUMIÈRE
DOMAINE TECHNIQUE DE L' INVENTION
[0001] La présente invention se rapporte au domaine de la modélisation de sources de lumière. Plus particulièrement, mais non exclusivement, la présente invention a trait au domaine de la conception et de la simulation de sources de lumière primaires pour utilisation dans des environnements trois dimensions (3D) , afin par exemple d'obtenir des données de photométrie, de colorimétrie ou de restitution d'images de synthèse de systèmes virtuels complexes modélisés en 3D et comprenant de telles sources de lumière.
[0002] La présente invention concerne plus particulièrement un procédé mis en œuvre par ordinateur de modélisation d'au moins une source de lumière. La présente invention concerne également un produit programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution d'un tel procédé de modélisation, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un élément lumineux comprenant au moins une source de lumière modélisée selon un tel procédé de modélisation.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0003] Il est connu des procédés de modélisation d'une source de lumière par ordinateur, dans lesquels la source de lumière est assimilée à un système virtuel 3D émettant un champ de lumière ; un tel champ de lumière constituant un type particulier de champ d'émission d'ondes électromagnétiques. En synthèse d'image, pour un observateur fixe, ce système virtuel 3D peut être représenté par une image qui correspond à la partie du champ de lumière émis par ce système 3D et parvenant à l'œil de l'observateur. De tels procédés permettent de modéliser tout type de source de lumière, incluant notamment des sources de lumière primaires.
[0004] Un tel procédé de modélisation d'une source de lumière est par exemple décrit dans le document US 2003/0011596 Al. Dans ce document, la source de lumière est une source de lumière secondaire constituée par un objet éclairé. Le procédé décrit dans ce document comprend une étape de réception par l'ordinateur de données d'entrée comprenant des données représentatives d'un champ lumineux émis par la source de lumière, et une étape d'élaboration, par l'ordinateur, à partir des données d'entrée reçues, d'un modèle de données représentatif de la source de lumière. Le modèle de données est formé d'un jeu d'images. Ainsi, dans un tel procédé de modélisation, seul le résultat obtenu en termes de rendu lumineux est intégré dans le modèle de données représentatif de la source de lumière. Le procédé décrit dans ce document comprend enfin une étape de mémorisation du modèle de données dans une mémoire de 1 ' ordinateur . [0005] Toutefois, l'insertion de ce type de modèle dans un autre modèle comportant de la géométrie 3D pose des problèmes de chevauchement entre les images du modèle de la source et la géométrie du modèle 3D, ainsi que des problèmes de positionnement et d'orientation du modèle de la source par rapport à la géométrie. De plus, lors d'une simulation sur ordinateur du rendu visuel de la source de lumière dans un système virtuel, un tel procédé de modélisation ne permet pas de prendre en compte la lumière revenant sur la source, notamment la lumière revenant pour cause de réflexion optique sur des éléments auxiliaires du système.
[0006] Pour pallier à ce dernier inconvénient, il a été développé des procédés de modélisation similaires au procédé décrit dans le document US 2003/0011596 Al, mais dans lesquels les données d'entrée reçues par l'ordinateur comprennent également une modélisation approchée d'une fonction BRDF (de l'anglais Bidirectional Réflectance Distribution Function) , pour chaque direction d'observation de la source de lumière.
[ 0007 ] Toutefois, dans de tels procédés de modélisation, les volumes de données à traiter sont très élevés, et la dynamique de la modélisation est réduite. En outre, de tels procédés de modélisation ne permettent de prendre en compte la lumière revenant sur la source de lumière que pour une source de lumière secondaire constituée par un objet opaque éclairé. En effet, les propriétés de la source de lumière secondaire sont limitées à des propriétés de réflexion spéculaire ou diffuse, et ceci uniquement sur l'enveloppe externe de la source.
[ 0008 ] D'autres procédés de modélisation, similaires au procédé décrit dans le document US 2003/0011596 Al, ont été développés dans lesquels les données d'entrée reçues par l'ordinateur comprennent également des données géométriques décrivant la source de lumière. Les données géométriques définissent plusieurs surfaces complémentaires de la source de lumière à modéliser. Lors de l'étape d'élaboration, par l'ordinateur, du modèle de données représentatif de la source de lumière, le champ lumineux émis par la source de lumière est reconstruit localement sur les surfaces des données géométriques .
[ 0009] Toutefois, dans de tels procédés de modélisation, des problèmes d' interpolation et de recouvrement entre les points de vue du jeu d'images apparaissent.
EXPOSE DE L' INVENTION [0010] L' invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'état de la technique identifiés ci-dessus et notamment à proposer un procédé de modélisation d' au moins une source de lumière permettant de modéliser tout type de source de lumière et de prendre en compte la lumière revenant sur la source quelle que soit la nature de cette source, tout en réduisant les volumes de données à traiter et sans générer de problèmes d'interpolation et de recouvrement.
[0011] Cet objectif est atteint grâce à un procédé, mis en œuvre par ordinateur, de modélisation d'au moins une source de lumière, l'ordinateur comprenant des moyens de traitement et des moyens de mémorisation stockant une application qui, lorsqu'elle est exécutée par les moyens de traitement, met en œuvre le procédé, le procédé comprenant : o une étape de réception par les moyens de traitement de données d'entrée comprenant des données de caractéristiques des matériaux composant la source de lumière ; et
o une étape d'élaboration, par les moyens de traitement, à partir des données de caractéristiques des matériaux reçues ainsi que de données géométriques stockées dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur, et de données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière stockées dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur, de type données représentatives d'un champ lumineux émis par la source de lumière, d'un modèle de données représentatif de la source de lumière, lesdites données géométriques décrivant la source de lumière, et définissant une pluralité de volumes et de surfaces ; dans laquelle, au cours de l'élaboration du modèle de données :
· les données de caractéristiques des matériaux sont attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques; et • les données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière sont attachées aux surfaces des données géométriques;
o une étape de mémorisation, par les moyens de traitement, du modèle de données dans les moyens de mémorisation de 1 ' ordinateur .
[0012] Grâce à la présence de données géométriques décrivant la source de lumière et associées aux données de caractéristiques des matériaux composant la source de lumière, le procédé de modélisation permet une prise en compte de la lumière revenant sur la source de lumière lors d'une simulation sur ordinateur, et ce quelle que soit la nature de cette source. [0013] En outre, du fait de l'attachement des données de caractéristiques des matériaux aux volumes et aux surfaces des données géométriques d'une part, ainsi que de l'attachement des données de caractéristiques d'émission lumineuse aux surfaces des données géométriques d'autre part, les volumes de données à traiter sont avantageusement réduits. Ainsi, le procédé de modélisation selon l'invention permet une réduction en consommation de ressources informatiques et donc une réduction du temps de traitement. Ceci est particulièrement avantageux dans les applications de type simulation, notamment simulation en temps réel, de la source de lumière sur ordinateur. En effet, à chaque nouvelle simulation utilisant la source de lumière ainsi modélisée, il n'est pas nécessaire de re-calculer les paramètres d'émission des photons ou des ondes lumineuses de la source, ni de re- calculer la propagation de ces photons ou de ces ondes vers l'extérieur de la source. On obtient ainsi un accroissement dans les performances des simulations utilisant cette source. [0014] En outre, lorsque la source de lumière est une source de lumière primaire, un tel procédé permet avantageusement de prendre en compte les propriétés optiques d'émission intrinsèque et les caractéristiques d'émission et de transmission lumineuse des éléments constitutifs de la source de lumière primaire. Ainsi, le comportement de la source de lumière ainsi modélisée via un tel procédé de modélisation peut être simulé à la fois en mode « actif », c'est-à-dire lorsque la source de lumière émet intrinsèquement de la lumière, comme en mode « passif », c'est-à-dire lorsque de la lumière revient sur la source de lumière que celle-ci soit éteinte ou allumée.
[0015] Par ailleurs, le procédé de modélisation d'au moins une source de lumière selon l'invention permet une émission de photons virtuels plus rapide.
[0016] Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape d'application, sur les données géométriques décrivant la source de lumière, d'un algorithme de tessellation surfacique préalablement stocké dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur.
[0017] Cette caractéristique permet de réduire encore les volumes de données à traiter et de faciliter l'étape d'élaboration du modèle de données représentatif de la source de lumière, tout en conservant une bonne précision quant à la modélisation des champs lumineux proche et lointain de la source de lumière.
[0018] De préférence, les données géométriques décrivant la source de lumière sont des données géométriques non natives.
[0019] Ainsi, un tel procédé permet avantageusement de fournir un modèle de source de lumière indépendant du logiciel utilisé pour la conception géométrique 3D de la source et indépendant de tout logiciel de simulation. Il est ainsi possible de modéliser géométriquement la source une seule fois dans un des logiciels existants et de la rendre ensuite disponible automatiquement en librairie pour tous les autres logiciels sans problème d' interopérabilité entre logiciels. Ainsi, le modèle de source de lumière peut par exemple être intégré dans une maquette d'un logiciel de conception assistée par ordinateur, au même titre que tout autre composant d'un tel logiciel. Le procédé selon l'invention fournit avantageusement un modèle de données inter-logiciels , représentatif de la source de lumière.
[0020] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les données d'entrée reçues par les moyens de traitement comprennent également des données géométriques natives décrivant la source de lumière, et le procédé comprend en outre une étape additionnelle de transformation, par les moyens de traitement de l'ordinateur, des données géométriques natives reçues en données géométriques non natives, lesdites données géométriques non natives étant stockées dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur et fournissant au moins en partie les données géométriques non natives utilisées lors de l'étape d'élaboration d'un modèle de données.
[0021] Selon un autre mode de réalisation particulier, les données d'entrée reçues par les moyens de traitement comprennent les données géométriques non natives décrivant la source de lumière, et le procédé comprend en outre une étape additionnelle de stockage des données géométriques non natives dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur. [0022] Selon un autre mode de réalisation particulier, les données d'entrée reçues par les moyens de traitement comprennent également des données de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière, et le procédé comprend en outre une étape additionnelle de transformation, par les moyens de traitement de l'ordinateur, des données de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière en données de caractéristiques d'émission lumineuse, lesdites données de caractéristiques d'émission lumineuse étant stockées dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur et fournissant les données de caractéristiques d'émission lumineuse lors de l'étape d'élaboration d'un modèle de données.
[0023] Avantageusement, l'étape additionnelle de transformation consiste en la mise en œuvre, sur les données de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière, d'un algorithme de simulation directe, indirecte ou bidirectionnelle de propagation de rayons lumineux.
[0024] Selon un autre mode de réalisation particulier, les données d'entrée reçues par les moyens de traitement comprennent les données de caractéristiques d'émission lumineuse, et le procédé comprend en outre une étape additionnelle de stockage des données de caractéristiques d'émission lumineuse dans les moyens de mémorisation de 1 ' ordinateur .
[0025] Avantageusement, l'étape de transformation comprend la mise en œuvre, sur les données géométriques natives reçues, d'un algorithme de tessellation surfacique préalablement stocké dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur ; au moins les surfaces externes des données géométriques non natives étant obtenues à l'issue de l'étape de transformation. [0026] Cette caractéristique permet de réduire encore les volumes de données à traiter et de faciliter l'étape d'élaboration du modèle de données représentatif de la source de lumière, tout en conservant une bonne précision quant à la modélisation des champs lumineux proche et lointain de la source de lumière. [0027] Avantageusement, au cours de l'étape d'élaboration du modèle de données, les données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière sont attachées aux surfaces externes des données géométriques en utilisant la tessellation de ces surfaces. [0028] Cette caractéristique permet de faciliter la mise en œuvre de l'étape d'élaboration du modèle de données, notamment lorsque les données d'entrée sont des données de mesure de paramètres physiques relatifs à une source de lumière réelle. [0029] Avantageusement, au cours de l'étape d'élaboration du modèle de données, l'attachement des données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière aux surfaces externes tessellées des données géométriques est obtenu via la mise en œuvre, sur lesdites données de caractéristiques d'émission lumineuse et sur les données de caractéristiques des matériaux attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques, d'un algorithme de projection de données ; ledit algorithme étant préalablement stocké dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur. [0030] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les surfaces des données géométriques non natives décrivant la source de lumière sont des surfaces B- splines rationnelles non uniformes NURBS (de l'anglais Non- Uniform Rational Basis Splines) . [0031] Selon une caractéristique technique particulière de l'invention, les données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière comprennent des données représentatives d'une émittance, et/ou des données représentatives d'une distribution d'intensité, et/ou des données représentatives d'une luminance, et/ou des données représentatives d'une émission spectrale de la source de lumière .
[ 0032 ] Avantageusement, les données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière comprennent des données représentatives d'une émission spectrale de la source de lumière, lesdites données représentatives d'une émission spectrale étant représentées sous la forme d'un modèle multi- chromique ou d'un modèle spectral. Le modèle multi-chromique est par exemple un modèle de type XYZ .
[ 0033] Ces caractéristiques permettent d'améliorer la précision colorimétrique relativement à la source de lumière modélisée, et notamment de prendre en compte le spectre réel d'émission de la source de lumière, tout en réduisant encore les volumes de données à traiter selon l'échantillonnage choisi par un utilisateur. [ 0034 ] Avantageusement, le procédé comprend en outre au moins une étape additionnelle de post-traitement, par les moyens de traitement, du modèle de données, parmi le groupe d'étapes consistant en : une étape de comparaison à un seuil, une étape de filtrage, une étape de zonage, une étape d'association, une étape de reconnaissance des données échantillonnées, une étape de cryptage et une étape de compression .
[ 0035] Cette caractéristique permet de contrôler le volume et le bruit des données à traiter par rapport à la précision souhaitée par un utilisateur. [0036] Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape additionnelle d'application de textures statiques ou dynamiques en simple ou haute dynamique de valeur, au cours de laquelle lesdites textures sont attachées aux surfaces des données géométriques décrivant la source de lumière, les données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière étant attachées auxdites textures au cours de l'étape d'élaboration d'un modèle de données.
[0037] Ces caractéristiques permettent avantageusement de pouvoir modéliser une source de lumière de type écran à tube cathodique ou écran à cristaux liquides. En effet, dans ce cas, chaque texture représente une image affichée sur l'écran lorsque l'écran est allumé et cette image est attachée à une région plane ou courbe qui représente la région d' affichage sur l'écran. Par ailleurs, le fait d'utiliser des textures dynamiques permet en outre d' obtenir un modèle de données dynamique, c'est-à-dire évoluant au cours du temps.
[0038] Avantageusement, au moins deux sources de lumière sont modélisées ; les données géométriques, les données de caractéristiques des matériaux et les données de caractéristiques d'émission lumineuse sont des données distinctes pour chaque source de lumière modélisée ; et au moins deux modèles de données distincts, chacun représentatif d'une des sources de lumière, sont mémorisés dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur.
[0039] Ces caractéristiques permettent, lors d'une simulation d'un système utilisant des sources de lumière ainsi modélisées, un post-traitement de type « table de mixage » des sources ; et ce sans nécessiter, pour chaque ajout d'une nouvelle source, de simuler à nouveau le système avec les sources déjà ajoutées. Ces caractéristiques offrent également une évolutivité croissante à un système virtuel complexe comprenant ces sources de lumière. Par exemple, il est possible de modéliser facilement une diode électroluminescente ou un groupe de diodes électroluminescentes dans un feu de véhicule, ainsi que différentes autres sources de lumière situés dans le feu et correspondant chacune à une fonction du feu telle que la fonction de croisement, ou encore la fonction position, route, stop, clignotant, recul, etc. Il est également possible par exemple de modéliser facilement un guide de lumière comprenant plusieurs sources de lumière.
[0040] Avantageusement, toutes ou partie des données d'entrée reçues lors de l'étape de réception des données d'entrée sont des données obtenues par une mesure préalable de paramètres physiques relatifs à une source de lumière réelle correspondant à la source de lumière à modéliser.
[0041] Cette caractéristique permet d'améliorer la précision des données reçues lors de l'étape de réception des données d'entrée, et donc d'améliorer la précision de la modélisation de la ou chaque source de lumière.
[0042] Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape de mesure des caractéristiques d'émission lumineuse de l'enveloppe d'une source de lumière réelle correspondant à la source de lumière à modéliser, les données mesurées formant lesdites données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière, les données d'entrée comprenant en outre lesdites données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière ; et une étape de stockage des données de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière dans les moyens de mémorisation de 1 ' ordinateur . [0043] L' invention se rapporte également à un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, et comportant des instructions de programme adaptées pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit ci-dessus lorsque le produit programme est exécuté sur un ordinateur.
[0044] L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'un élément lumineux comprenant au moins une source de lumière, le procédé de fabrication comprenant un sous-procédé de modélisation tel que décrit ci-dessus, ladite au moins une source de lumière étant modélisée selon ce sous- procédé de modélisation. Un tel élément lumineux est par exemple un guide de lumière, un tableau de bord lumineux, ou encore un feu d'un véhicule ou d'un aéronef.
[0045] Grâce à la réduction du temps de traitement apportée par le sous-procédé de modélisation selon l'invention, et à l'amélioration des performances de simulation en temps réel de la ou des source (s) de lumière qu'il autorise en conséquence, un fabricant mettant en œuvre le procédé de fabrication décrit ci-dessus peut avantageusement réaliser un grand nombre d'expériences virtuelles tout en conservant une grande précision de modélisation et de simulation. Le besoin pour un tel fabricant de réaliser des prototypes physiques, par essence coûteux et chronophages , avant de pouvoir réaliser la fabrication elle-même de l'élément lumineux, est ainsi avantageusement supprimé grâce à l'invention. Un tel fabricant peut par exemple visualiser en temps réel et en réalité virtuelle de longs guides de lumière placés dans un habitacle de véhicule et qui produisent des ambiances lumineuses particulières, et ainsi vérifier que la qualité perçue est correcte quel que soit le point de vue. Pour ce faire, le fabricant n'a pas besoin de procéder à la réalisation de prototypes physiques.
[0046] Définitions :
Données natives: données spécifiques d'un logiciel ou progiciel donné.
Données non natives: données non spécifiques d'un logiciel ou progiciel donné.
Source de lumière primaire: source de lumière apte à émettre intrinsèquement de la lumière.
Source de lumière secondaire: source de lumière apte à réfléchir ou diffuser au moins une partie de la lumière qu'elle reçoit d'une source de lumière primaire ou secondaire .
Tessellation surfacique: partition d'un espace, généralement un espace euclidien comme un plan ou un espace tridimensionnel, en éléments réguliers de base.
Simulation directe: simulation dans laquelle les rayons sont émis depuis les sources de lumière et propagés selon les géométries rencontrées et les propriétés optiques des volumes et des surfaces de ces géométries.
Simulation indirecte: simulation dans laquelle les rayons sont émis depuis un capteur de type caméra et propagés selon les géométries rencontrées et les propriétés optiques des volumes et des surfaces de ces géométries, les rayons rencontrant des sources de lumière au cours de leur propagation pouvant ramener une information de luminance dans le pixel du capteur d'où ils ont été générés initialement. Simulation bidirectionnelle: simulation dans laquelle on utilise des photons propagés dans les deux sens selon la définition donnée pour les simulations directe et indirecte.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0047] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : la figure 1 est une représentation schématique et fonctionnelle d'un ordinateur comprenant une mémoire, la mémoire stockant une application pour la mise en œuvre du procédé de modélisation d'au moins une source de lumière selon l'invention ; la figure 2 est un organigramme représentant un procédé de modélisation d'au moins une source de lumière selon un aspect particulier de l'invention, le procédé étant mis en œuvre par l'application de la figure 1 ; les figures 3 et 4 sont des représentations schématiques de données géométriques respectivement natives et non natives décrivant une source de lumière, et illustrant une étape particulière du procédé de modélisation de la figure 2 ; la figure 5 est une représentation schématique d'une partie d'un modèle de données représentatif d'une source de lumière modélisée par le procédé de modélisation de la figure 2 selon un mode de réalisation particulier de l'invention. [0048] Dans la suite de la description, on entend par « ordinateur » tout dispositif électronique muni au moins de moyens de traitement et de moyens de mémorisation, tel que par exemple un ordinateur de bureau, un ordinateur portable, un appareil de communication sans fil tel qu'un smartphone, ou encore une tablette numérique, sans que cette liste ne soit exhaustive.
[0049] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
MODES DE REALISATION
[0050] Dans la suite, il est divulgué en particulier un procédé de modélisation d'au moins une source de lumière 2. [0051] La source de lumière 2 est avantageusement une source de lumière primaire, telle que par exemple une source de lumière incandescente ou fluo compacte ; une source de lumière à diodes électroluminescentes, en particulier celles comportant des matériaux diffusants et fluorescents ; un guide de lumière ; ou encore un écran à cristaux liquides.
[0052] Néanmoins, le procédé de modélisation selon l'invention peut être étendu à d'autres types de sources de lumière, telle que des sources de lumière secondaires par exemple . [0053] Un ordinateur 3 est représenté schématiquement et fonctionnellement sur la figure 1.
[0054] L'ordinateur 3 comprend des moyens de traitement 4 et des moyens de mémorisation 6 reliés aux moyens de traitement 4. Les moyens de traitement 4 comprennent au moins un processeur 8, et les moyens de mémorisation 6 comprennent au moins une mémoire 10, par exemple de type mémoire non- éphémère. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, les moyens de traitement 4 comprennent un seul processeur 8, et les moyens de mémorisation 6 comprennent une seule mémoire 10, de type mémoire non-éphémère.
[0055] La mémoire 10 stocke une application 12, des données géométriques 14 décrivant la source de lumière 2, et des données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière 2. Les données géométriques 14 définissent plusieurs volumes et surfaces, comme illustré par exemple sur la figure 4 et comme décrit plus en détail par la suite. De préférence, les données géométriques 14 sont des données non natives. La mémoire 10 est adaptée pour stocker un modèle de données 16 représentatif de la source de lumière 2. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 1, la mémoire 10 comprend en outre un algorithme 18 de tessellation surfacique, un algorithme 19A de simulation directe de propagation de rayons lumineux, et/ou un algorithme 19B de simulation indirecte de propagation de rayons lumineux et /ou un algorithme 19C de simulation bidirectionnelle de propagation de rayons lumineux. Dans ce mode de réalisation particulier, la mémoire 10 comprend en outre un algorithme 21 de projection de données. [0056] L'application 12 est par exemple une application téléchargeable depuis un réseau de communication de données, via une plateforme de téléchargement non représentée sur les figures. L'application 12 comporte des instructions de programme adaptées pour mettre en œuvre le procédé de modélisation d'au moins une source de lumière 2 selon l'invention, comme décrit par la suite. [0057] Le procédé de modélisation d'au moins une source de lumière 2 mis en œuvre par l'ordinateur 3 va maintenant être décrit en détail, en référence à la figure 2 considérée avec les figures 1, et 3 à 5. On considère qu'initialement, l'application 12 est exécutée par les moyens de traitement 4.
[0058] Au cours d'une étape préalable 20, les moyens de traitement 4 reçoivent des données d'entrée 22. Les données d'entrée 22 comprennent des données 24 de caractéristiques des matériaux des éléments constitutifs de la source de lumière 2. Dans le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 1, les données d'entrée 22 comprennent également des données 25 de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière. Selon ce mode de réalisation particulier, les données géométriques 14 sont des données non natives, et les données d'entrée 22 comprennent également des données géométriques natives 28 décrivant la source de lumière 2.
[0059] Selon un autre mode de réalisation particulier, non illustré sur les figures, les données d'entrée 22 ne comprennent pas de données géométriques natives 28, mais comprennent à la place des données géométriques non natives 14 décrivant la source de lumière 2. Selon ce mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape additionnelle de stockage des données géométriques non natives 14 dans les moyens de mémorisation 6 de l'ordinateur 3. De préférence, selon ce mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape additionnelle d'application, sur les données géométriques non natives 14 décrivant la source de lumière 2, de l'algorithme 18 de tessellation surfacique. Plus précisément, les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 exécutent l'algorithme 18 de tessellation surfacique sur les données géométriques non natives 14, fournissant ainsi des données géométriques 14 tessellées .
[ 0060 ] Selon un autre mode de réalisation particulier, non illustré sur les figures, les données d'entrée 22 comprennent également des données géométriques natives décrivant la source de lumière 2, ces données géométriques natives fournissant les données géométriques 14. Selon ce mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape additionnelle de stockage des données géométriques natives 14 dans les moyens de mémorisation 6 de l'ordinateur 3. De préférence, selon ce mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape additionnelle d'application, sur les données géométriques natives 14 décrivant la source de lumière 2, de l'algorithme 18 de tessellation surfacique. Plus précisément, les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 exécutent l'algorithme 18 de tessellation surfacique sur les données géométriques natives 14, fournissant ainsi des données géométriques 14 tessellées.
[ 0061 ] Selon un autre mode de réalisation particulier, non illustré sur les figures, les données d'entrée 22 ne comprennent pas de données 25 de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière 2, mais comprennent à la place les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière 2. Selon ce mode de réalisation particulier, les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière 2 sont obtenues via une mesure préalable des caractéristiques d'émission lumineuse de l'enveloppe d'une source de lumière réelle correspondant à la source de lumière 2 à modéliser. La mesure préalable de ces caractéristiques d'émission lumineuse peut par exemple être effectuée au moyen d'un photogoniomètre, de grille de caméras, ou encore de caméras miniaturisées ou compactes. Selon ce mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape additionnelle de stockage des données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière 2 dans les moyens de mémorisation 6 de l'ordinateur 3.
[0062] De préférence, toutes ou partie des données d'entrée 22 sont des données obtenues par une mesure préalable de paramètres physiques relatifs à une source de lumière réelle correspondant à la source de lumière 2 à modéliser. Par exemple, les données 25 de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière 2 peuvent être obtenues via une mesure préalable des caractéristiques d'émission intrinsèque d'une source de lumière réelle correspondant à la source de lumière 2 à modéliser. De manière alternative, toutes ou partie des données d'entrée 22 peuvent être obtenues via une simulation préalablement effectuée au sein d'un ordinateur, par exemple au sein de l'ordinateur 3. Ainsi, les données d'entrée 22 peuvent provenir soit d'une source extérieure à l'ordinateur 3, comme illustré sur la figure 1, soit d'une partie ou d'un sous-semble de l'ordinateur 3 lui-même.
[0063] Les données 24 de caractéristiques des matériaux composant la source de lumière 2 comprennent des données de caractéristiques des matériaux composant les surfaces internes et/ou externes de la source de lumière 2, et/ou des données de caractéristiques des matériaux emplissant les volumes à l'intérieur de la source de lumière 2. A titre d'exemple purement illustratif et ne limitant pas l'invention à cette application, les données 24 de caractéristiques des matériaux composant une lampe à incandescence peuvent comprendre des caractéristiques relatives aux surfaces d'un élément émissif formé par un filament de tungstène, tout comme des caractéristiques relatives au matériau du bulbe de la lampe généralement en verre.
[ 0064 ] En outre, les propriétés optiques des surfaces comme des volumes de tous les éléments constitutifs de la source de lumière 2 à modéliser sont contenues dans les données 24 de caractéristiques des matériaux composant la source 2. Par conséquent, dans le cas où la source de lumière 2 à modéliser est une source de lumière primaire, les propriétés optiques de tous les éléments émissifs de la source 2 sont contenues dans les données 24 de caractéristiques des matériaux composant cette source 2.
[ 0065 ] Les données 24 de caractéristiques des matériaux composant la source de lumière 2 sont par exemple des données fournies par les fabricants de sources de lumière ou des données mesurées, sans que l'invention ne soit limitée à ces exemples de réalisation.
[ 0066 ] A titre d'exemple purement illustratif et ne limitant pas l'invention à cette application, les données 25 de caractéristiques d'émission intrinsèque d'une source de lumière de type lampe à incandescence peuvent comprendre des caractéristiques relatives à l'émission lumineuse d'un élément émissif de la lampe formé par un filament de tungstène .
[ 0067 ] Les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière 2 sont du type données représentatives d'un champ lumineux émis par la source de lumière 2. Les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière 2 comprennent par exemple des données représentatives d'une émittance, et/ou des données représentatives d'une distribution d'intensité, et/ou des données représentatives d'une luminance, et/ou des données représentatives d'une émission spectrale de la source de lumière.
[ 0068 ] Si les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse comprennent des données représentatives d'une émission spectrale de la source de lumière, ces dernières peuvent avantageusement être représentées sous la forme d'un modèle multi-chromique ou encore sous la forme d'un modèle spectral. Les données représentatives d'une émission spectrale de la source de lumière peuvent par exemple être représentées sous la forme d'un modèle multi-chromique de type XYZ . En variante, un modèle de type RGB (de l'anglais Red Green Blue) peut être utilisé mais donnera une moins bonne précision colorimétrique . Dans le cas d'une représentation des données représentatives d'une émission spectrale sous la forme d'un modèle spectral, le modèle spectral est de préférence échantillonné. De préférence encore, le nombre d'échantillons utilisés est un paramètre réglable par un utilisateur. Ceci permet avantageusement à l'utilisateur de pouvoir contrôler le niveau de précision de l'échantillonnage.
[ 0069] Les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse sont des données numériques. De préférence, afin de conserver une dynamique élevée pour la modélisation de la source de lumière 2, les valeurs des données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse sont sous la forme de nombres en virgule flottante au format simple précision, conformément à la norme IEEE 754 ; autrement dit les valeurs des données 26 sont représentées au moyen de quatre octets. Toutefois toute autre forme de codage de données numériques peut être utilisée.
[ 0070 ] Les données géométriques natives 28 décrivant la source de lumière 2 sont par exemple des données de simulation issues d'un logiciel de conception assistée par ordinateur ou d'un logiciel de design conceptuel 3D. Les données géométriques natives 28 décrivant une source de lumière particulière de type lampe à incandescence 2 sont illustrées dans l'exemple particulier de la figure 3.
[0071] Selon le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 1, le procédé de modélisation comprend une étape suivante 30 au cours de laquelle les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 transforment les données géométriques natives 28 reçues en données géométriques non natives 14. Les données géométriques non natives 14 ainsi obtenues sont des données numériques. Ces données géométriques non natives 14 décrivant la source de lumière 2 sont alors stockées dans les moyens de mémorisation 6 de l'ordinateur 3.
[0072] De préférence, l'étape de transformation 30 comprend la mise en œuvre, sur les données géométriques natives 28 reçues, de l'algorithme 18 de tessellation surfacique. Plus précisément, les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 exécutent l'algorithme 18 de tessellation surfacique sur les données géométriques natives 28 lors de l'étape de transformation 30. La tessellation surfacique des données géométriques natives 28 consiste par exemple en un maillage en facettes triangulaires 31A, comme illustré par exemple sur la figure 5. Cette figure 5, qui représente un élément 32 de la source de lumière 2 obtenu à l'issue de l'étape de transformation 30, et présentant une structure arborescente de type « Elément 32 - Volume 40 - Surface 31B - Facette 31A », sera décrite plus en détail par la suite.
[0073] A l'issue de cette étape de transformation 30, au moins les surfaces externes des données géométriques non natives 14 sont obtenues par tessellation surfacique des données géométriques natives 28. Dans un exemple de réalisation particulier, illustré sur la figure 4, toutes les surfaces et tous les volumes définis par les données géométriques non natives 14 sont obtenus par tessellation surfacique des données géométriques natives 28. [0074] Sur les figures 3 et 4 sont représentées respectivement les données géométriques natives 28 et les données géométriques non natives 14 décrivant une source de lumière particulière de type lampe à incandescence 2, et correspondant à la mise en œuvre de l'algorithme 18 de tessellation surfacique.
[0075] De préférence, les paramètres de la tessellation surfacique, tels que par exemple ceux que l'on trouve dans les logiciels de conception 3D comme la déflection, la longueur des côtés des facettes, l'écart angulaire entre les normales aux sommets des facettes et la normale à la facette, sont des paramètres réglables par un utilisateur. Ceci permet avantageusement à l'utilisateur de pouvoir contrôler le volume et la précision des données à traiter par rapport à la précision et la qualité du maillage et de la modélisation souhaitées, et par rapport au temps de traitement de la tessellation .
[0076] Selon le mode de réalisation particulier dans lequel les données d'entrée 22 ne comprennent pas de données géométriques natives 28, mais comprennent à la place des données géométriques non natives 14 décrivant la source de lumière 2, au moins les surfaces externes des données géométriques non natives 14 reçues peuvent être des surfaces préalablement tessellées.
[0077] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, non représenté sur les figures, les surfaces des données géométriques non natives 14 décrivant la source de lumière sont des surfaces B-splines rationnelles non uniformes NURBS (de l'anglais Non-Uniform Rational Basis Splines) . Selon ce mode de réalisation, deux variantes sont possibles : une première variante dans laquelle les données d'entrée 22 comprennent des données géométriques natives 28 et le procédé de modélisation comprend une étape additionnelle 30 au cours de laquelle les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 transforment les surfaces des données géométriques natives 28 reçues en surfaces NURBS, obtenant ainsi les surfaces des données géométriques non natives 14 ; et une seconde variante dans laquelle les données d'entrée 22 ne comprennent pas de données géométriques natives 28 mais comprennent à la place des données géométriques non natives 14 décrivant la source de lumière 2, et les surfaces de ces données géométriques non natives sont des surfaces NURBS.
[ 0078 ] De préférence, pour la première variante, un échantillonnage des coordonnées des surfaces NURBS est effectué par les moyens de traitement 4 au cours de l'étape de transformation. De préférence encore, les paramètres de l'échantillonnage sont des paramètres réglables par un utilisateur. Ceci permet avantageusement à l'utilisateur de pouvoir contrôler le volume des données à traiter par rapport à la précision et au temps de traitement souhaités. Par exemple, plus le nombre d'échantillons souhaité par l'utilisateur est élevé, meilleure est la précision de la modélisation .
[ 0079] Selon le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 1, le procédé de modélisation comprend une étape suivante 31 au cours de laquelle les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 transforment les données 25 de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière 2 en données de caractéristiques d'émission lumineuse 26, via la mise en œuvre d'un des algorithmes 19A, 19B, 19C, de simulation directe, indirecte ou bidirectionnelle de propagation de rayons lumineux. Ces données de caractéristiques d'émission lumineuse 26 sont alors stockées dans les moyens de mémorisation 6 de l'ordinateur 3.
[0080] La mise en œuvre de l'algorithme 19A de simulation directe de propagation de rayons lumineux consiste en l'émission de photons virtuels depuis la source de lumière 2 selon ses caractéristiques intrinsèques d'émission 25, puis en leur propagation selon un algorithme de traçage de rayons en utilisant les caractéristiques des matériaux des éléments constitutifs de la source de lumière.
[0081] La mise en œuvre de l'algorithme 19B de simulation indirecte de propagation de rayons lumineux consiste en l'émission de rayons depuis un observateur fixe, puis en leur propagation selon un algorithme de traçage de rayons. L'observateur fixe est par exemple une caméra qui observe la source de lumière 2 depuis différentes directions. Le résultat d'une telle simulation indirecte est un ensemble d' images spectrales à haute dynamique et un parcours détaillé des photons. Les valeurs des données représentatives d'une luminance sont des valeurs prises depuis n' importe quel point de vue dans la direction de n' importe quel point de la source de lumière 2. [0082] La mise en œuvre de l'algorithme 19C de simulation bidirectionnelle consiste en un mélange des principes de propagation des photons exposés ci-dessus en relation avec les algorithmes 19A, 19B de simulation directe et indirecte.
[0083] En variante, les étapes 30 et 31 peuvent être effectuées en parallèle. [0084] Au cours d'une étape suivante 33, les moyens de traitement 4 élaborent, à partir des données 24 de caractéristiques des matériaux reçues, ainsi que des données géométriques 14 et des données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse stockées dans les moyens de mémorisation 6, un modèle de données 16 représentatif de la source de lumière 2. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 1 selon lequel les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 transforment les données géométriques natives 28 reçues en données géométriques non natives 14, ces données géométriques non natives obtenues à partir de données géométriques natives fournissent au moins en partie les données géométriques 14 utilisées lors de cette étape 33.
[0085] Au cours de cette étape d'élaboration 33 d'un modèle de données 16, les données 24 de caractéristiques des matériaux sont attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques 14, et les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière sont attachées aux surfaces des données géométriques 14. [0086] De préférence, lorsque les données géométriques 14 sont des données tessellées, les données de caractéristiques d'émission lumineuse 26 sont attachées aux surfaces externes des données géométriques 14 en utilisant la tessellation de ces surfaces. [0087] Plus précisément, dans un exemple de réalisation particulier de l'invention, cet attachement est effectué via la mise en œuvre, par les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3, sur les données de caractéristiques d'émission lumineuse 26 et sur les données 24 de caractéristiques des matériaux attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques 14 tessellées, de l'algorithme 21 de projection de données. [ 0088 ] La mise en œuvre de l'algorithme 21 de projection de données consiste en la projection des données de caractéristiques d'émission lumineuse 26 sur les données géométriques 14 attachées aux données 24 de caractéristiques des matériaux. Par exemple, dans le cas où les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse sont obtenues via la mise en œuvre de l'algorithme 19A de simulation directe sur les données 25 de caractéristiques d'émission intrinsèque de la source de lumière, les données 26 sont des rayons émergeants se situant immédiatement en sortie de l'enveloppe de la source de lumière. La position de ces rayons émergeants est parfaitement connue avec les coordonnées du point d'intersection sur la facette de sortie. Les données de chaque rayon peuvent donc servir au calcul de l'émittance de la facette associée. La direction de ces rayons émergeants est aussi parfaitement connue et les données de chaque rayon peuvent donc être intégrées dans une distribution d' intensité attachée à la facette correspondante, comme détaillé ci- dessous . [ 0089] Plusieurs alternatives sont ensuite possibles dans le cadre de la présente invention :
• soit les photons sont conservés et sont attachés aux surfaces des données géométriques 14 tessellées. On obtient alors une sorte de cartographie de photons, et les données de caractéristiques d'émission lumineuse 26 sont dans ce cas les photons eux-mêmes.
• soit les photons sont intégrés dans des modèles numériques, de préférence échantillonnés. Les modèles numériques sont ensuite attachés aux surfaces des données géométriques 14 tessellées. De préférence, les paramètres d'échantillonnage, tels que par exemple la résolution spatiale pour des données d'émittance, la résolution angulaire pour des données de distribution d' intensité ou encore la résolution chromique ou spectrale pour des données représentatives d'une émission spectrale, sont des paramètres réglables par un utilisateur. Plusieurs possibilités sont ensuite envisageables : o soit on obtient une distribution d' intensité par facette 31A, chaque facette 31A ayant une émittance constante. Plus précisément, dans ce cas, le nombre de rayons sortant de chaque facette 31A est compté, et, connaissant la puissance lumineuse de la source de lumière 2, les moyens de traitement 4 en déduisent 1' émittance de la facette. Le fait d'avoir une émittance constante par facette permet un contrôle assez fin de la résolution du maillage de la tessellation, et peut ainsi fournir un paramètre de précision spatiale du modèle de données 16. Le mode de réalisation préféré pour ce qui concerne la représentation de la distribution d'intensité pour chaque facette 31A est d'utiliser soit une distribution polaire échantillonnée, soit un octaèdre qui est raffiné pour avoir une meilleure précision, soit un modèle analytique. De préférence, les paramètres de la représentation utilisée pour la distribution d' intensité sont des paramètres réglables par un utilisateur. o soit on obtient une distribution d' intensité et une émittance variable par facette 31A. Cette émittance variable peut par exemple être modélisée sous la forme d'une texture statique ou dynamique, et la distribution d' intensité est dans ce cas de préférence donnée par pixel de la texture. Dans ce cas, le procédé de modélisation comprend en outre une étape additionnelle, non représentée sur les figures, au cours de laquelle les textures statiques ou dynamiques sont attachées aux surfaces externes tessellées des données géométriques 14. Les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse sont ensuite attachées aux textures, par exemple aux pixels de ces textures, au cours de l'étape 33 d'élaboration du modèle de données 16. Chaque texture statique est par exemple une texture deux dimensions qui peut se présenter sous la forme d'une texture à faible ou haute dynamique, d'une texture spectrale, d'une texture multi-chromique, par exemple de type XYZ, ou encore d'une texture en niveaux de gris. Les textures dynamiques utilisées sont par exemple des vidéos. Le mode de réalisation préféré pour ce qui concerne la représentation de la distribution d' intensité pour chaque facette 31A est d'utiliser soit une distribution polaire échantillonnée, soit un octaèdre qui est raffiné pour avoir une meilleure précision, soit un modèle analytique. De préférence, les paramètres de la représentation utilisée pour la distribution d' intensité sont des paramètres réglables par un utilisateur.
Selon un mode de réalisation particulier, l'émittance et la distribution d' intensité peuvent être remplacées par une luminance pour un point de vue donné ou plusieurs luminances pour plusieurs points de vue.
Le fait d'utiliser des textures statiques à haute dynamique permet avantageusement d' augmenter la précision des résultats photométriques ou colorimétriques et d'augmenter la qualité des images de synthèse générées par une simulation mettant en œuvre la source de lumière 2 ainsi modélisée. [0090] Dans cet exemple de réalisation particulier de l'invention mettant en œuvre l'algorithme 21 de projection de données, plusieurs alternatives sont possibles pour conserver au mieux les données représentatives d'une émission spectrale :
• soit une information globale de couleur est conservée pour l'ensemble de la source de lumière 2 ;
• soit une information de couleur est attachée à chaque facette 31A obtenue à l'issue de la tessellation des données géométriques ;
• soit une information de couleur est attachée à chaque facette 31A et à chaque direction.
[0091] Au cours de l'étape 33 d'élaboration du modèle de données 16, d'autres données additionnelles peuvent avantageusement être attachées aux données géométriques 14 afin de permettre la normalisation des résultats de simulation utilisant ce modèle de source ou le placement et l'orientation de ce modèle de source dans un environnement 3D. De telles données additionnelles peuvent par exemple comprendre des données représentatives de la puissance lumineuse de la source 2, ou encore un ou plusieurs axe (s) pour permettre le positionnement et l'orientation de la source de lumière 2 lorsque celle-ci est insérée dans un système virtuel plus complexe.
[0092] En tout état de cause, dans l'exemple de réalisation préférentiel selon lequel les moyens de traitement 4 mettent en œuvre une étape de tessellation surfacique des données géométriques natives 28 reçues, on obtient, à l'issue de l'étape 33 d'élaboration du modèle de données 16, des données géométriques non natives 14 tessellées, des données 24 de caractéristiques des matériaux attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques non natives 14, et, pour chaque facette des données non natives 14 tessellées, des données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse attachées à la facette et représentatives de l'émission lumineuse de cette facette. La figure 5 représente une partie du modèle de données 16 obtenu à l'issue de l'étape 33, selon cet exemple de réalisation préférentiel de l'invention. Cette partie du modèle de données 16 comprend un élément 32 de la source de lumière obtenu via la tessellation surfacique des données géométriques natives 28. L'élément 32 constitue ainsi une partie des données géométriques non natives 14 tessellées, obtenues à l'issue de l'étape de tessellation surfacique. Comme illustré sur la figure 5, à l'issue de l'étape 33 d'élaboration du modèle de données 16, des données 24 de caractéristiques des matériaux sont attachées aux volumes 40 définis par l'élément 32, d'autres données 24 de caractéristiques des matériaux sont attachées aux surfaces 31B définies par l'élément 32, et des données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse sont attachées aux facettes 31A définies par l'élément 32. Dans cet exemple illustratif de la figure 5, les données 26 de caractéristiques d'émission lumineuse comprennent par exemple des données représentatives d'une émittance associées à des données représentatives d'une distribution d'intensité ou des données représentatives d'une luminance, et des données représentatives d'une émission spectrale.
[0093] De préférence, le procédé de modélisation comprend une étape suivante 34 au cours de laquelle les moyens de traitement 4 de l'ordinateur 3 effectuent un post-traitement du modèle de données 16. Le post-traitement du modèle de données 16 peut par exemple consister en une comparaison à un seuil, un filtrage, un zonage, une association, une reconnaissance des données échantillonnées, un cryptage de l'ensemble des données du modèle de données ou encore une compression de certaines données du modèle de données.
[0094] Un post-traitement de type comparaison à un seuil peut par exemple consister, dans l'exemple de réalisation préférentiel selon lequel les moyens de traitement 4 mettent en œuvre une étape de tessellation surfacique, à ce que toutes les facettes 31A sur lesquelles sont attachées une quantité de données de caractéristiques d'émission lumineuse inférieure à un seuil prédéfini soient définies comme étant des facettes non émissives ou constantes. Un post-traitement comparaison à un seuil permet avantageusement de contrôler le volume des données à traiter par rapport à la précision de la modélisation souhaitée. [0095] Un post-traitement de type filtrage peut se révéler particulièrement approprié dans le cas particulier de la mise en œuvre d'un des algorithmes 19A, 19B, 19C de simulation directe, indirecte ou bidirectionnelle de propagation de rayons lumineux au cours de l'étape 33 d'élaboration du modèle de données 16. Un post-traitement de type filtrage permet avantageusement de contrôler le volume et le bruit des données à traiter par rapport à la précision de la modélisation souhaitée.
[0096] Dans l'exemple de réalisation préférentiel selon lequel les moyens de traitement 4 mettent en œuvre une étape de tessellation surfacique, un exemple de post-traitement de type zonage peut être de grouper les facettes 31A ayant des valeurs d'émittance similaires, plutôt que de conserver systématiquement l'attachement d'une valeur d'émittance à une facette 31A. Un post-traitement de type zonage permet avantageusement de contrôler le volume des données à traiter par rapport à la précision de la modélisation souhaitée. [ 0097 ] Un post-traitement de type association peut par exemple consister, dans l'exemple de réalisation préférentiel selon lequel les moyens de traitement 4 mettent en œuvre une étape de tessellation surfacique, à regrouper certaines données représentatives d'une distribution d'intensité et/ou certaines données représentatives d'une émission spectrale qui seraient similaires selon certains critères prédéfinis. Au lieu de stocker ces données directement sur les facettes 31A, les données sont alors stockées dans des tables, les facettes 31A pointant vers ces tables de façon à ce que plusieurs facettes 31A puissent pointer sur les mêmes tables. Un post-traitement de type association confère une plus grande souplesse au modèle de données 16 élaboré, tout en permettant de réduire le volume des données à traiter. [ 0098 ] Un post-traitement de type cryptage peut consister à crypter l'ensemble des données du modèle de données 16, l'accès au modèle ainsi crypté se faisant par exemple au travers d'une interface de programmation qui ne donne accès qu'aux informations nécessaire à l'utilisation du modèle dans les logiciels de conception ou de simulation 3D. Un posttraitement de type cryptage permet qu'un utilisateur d'un tel logiciel de conception ou de simulation 3D, par exemple un intégrateur, puisse utiliser le modèle crypté sans avoir la possibilité d'avoir accès au contenu de ce modèle, en particulier les détails de conception de la source de lumière propres au fabricant. Pour un logiciel de simulation utilisant la source 2 ainsi modélisée, celle-ci sera par exemple vue comme une boite noire capable d'émettre des rayons ou de donner la valeur de luminance en tout point et dans toutes les directions comme une fonction plénoptique. Ainsi, ces détails de conception propres au fabricant sont avantageusement protégés grâce à cette étape de cryptage. [0099] Un post-traitement de type compression peut par exemple consister en la mise en œuvre d'un algorithme de compression sur des données représentatives d'une distribution d'intensité et/ou des données représentatives d'une émission spectrale. Un post-traitement de type compression permet de réduire le volume des données à traiter .
[00100] Un post-traitement de type reconnaissance des données échantillonnées peut par exemple consister en la mise en œuvre d'un algorithme de traitement du signal sur des données échantillonnées afin de les projeter sur un modèle analytique ou sur un modèle à base de fonctions du type ondelette. Un post-traitement de type reconnaissance des données échantillonnées permet de réduire le volume des données à traiter.
[00101] Au cours d'une étape finale 36, les moyens de traitement 4 mémorisent le modèle de données 16 dans les moyens de mémorisation 6 de l'ordinateur 3.
[00102] L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.
[00103] En particulier, bien que le procédé de modélisation selon l'invention ait été décrit en référence à la modélisation d'une seule source de lumière, la présente invention s'étend également au cas de la modélisation de plusieurs sources de lumière. En particulier, selon un mode de réalisation de l'invention non représenté sur les figures, au moins deux sources de lumière 2 sont modélisées via le procédé de modélisation selon l'invention. Selon ce mode de réalisation particulier, les données géométriques, les données de caractéristiques des matériaux et les données de caractéristiques d'émission lumineuse sont des données distinctes pour chaque source de lumière modélisée 2, et au moins deux modèles de données 16 distincts, chacun représentatif d'une des sources de lumière, sont mémorisés dans les moyens de mémorisation de l'ordinateur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé, mis en œuvre par ordinateur (3), de modélisation d'au moins une source de lumière (2), l'ordinateur (3) comprenant des moyens de traitement (4) et des moyens de mémorisation (6) stockant une application (12) qui, lorsqu'elle est exécutée par les moyens de traitement (4), met en œuvre le procédé, le procédé comprenant :
o une étape (20) de réception par les moyens de traitement (4) de données d'entrée (22) comprenant des données (24) de caractéristiques des matériaux composant la source de lumière ; et
o une étape (33) d'élaboration, par les moyens de traitement (4), à partir des données (24) de caractéristiques des matériaux reçues ainsi que de données géométriques (14) stockées dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3), et de données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière stockées dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3), de type données représentatives d'un champ lumineux émis par la source de lumière, d'un modèle de données (16) représentatif de la source de lumière (2), lesdites données géométriques (14) décrivant la source de lumière, et définissant une pluralité de volumes et de surfaces ; dans laquelle, au cours de l'élaboration du modèle de données :
• les données (24) de caractéristiques des matériaux sont attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques (14) ; et
• les données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière sont attachées aux surfaces des données géométriques (14) ; o une étape de mémorisation (36) , par les moyens de traitement (4), du modèle de données (16) dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3).
2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape d'application, sur les données géométriques (14) décrivant la source de lumière, d'un algorithme de tessellation surfacique (18) préalablement stocké dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3) .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les données géométriques (14) décrivant la source de lumière sont des données géométriques non natives.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les données d'entrée (22) reçues par les moyens de traitement (4) comprennent également des données géométriques natives (28) décrivant la source de lumière (2), et le procédé comprend en outre une étape additionnelle (30) de transformation, par les moyens de traitement (4) de l'ordinateur (3), des données géométriques natives (28) reçues en données géométriques non natives (14), lesdites données géométriques non natives (14) étant stockées dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3) et fournissant au moins en partie les données géométriques non natives utilisées lors de l'étape (33) d'élaboration d'un modèle de données (16).
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape de transformation (30) comprend la mise en œuvre, sur les données géométriques natives (28) reçues, d'un algorithme de tessellation surfacique (18) préalablement stocké dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3) ; au moins les surfaces externes des données géométriques non natives (14) étant obtenues à l'issue de l'étape de transformation (30) .
6. Procédé selon la revendication 2 ou 5, dans lequel, au cours de l'étape (33) d'élaboration du modèle de données (16), les données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière sont attachées aux surfaces externes des données géométriques (14) en utilisant la tessellation de ces surfaces.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel, au cours de l'étape (33) d'élaboration du modèle de données (16), l'attachement des données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière aux surfaces externes tessellées des données géométriques (14) est obtenu via la mise en œuvre, sur lesdites données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse et sur les données (24) de caractéristiques des matériaux attachées aux volumes et aux surfaces des données géométriques (14), d'un algorithme (21) de projection de données ; ledit algorithme (21) étant préalablement stocké dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière comprennent des données représentatives d'une émission spectrale de la source de lumière, lesdites données représentatives d'une émission spectrale étant représentées sous la forme d'un modèle multi-chromique ou d'un modèle spectral .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une étape additionnelle (34) de post-traitement, par les moyens de traitement (4), du modèle de données (16), parmi le groupe d'étapes consistant en : une étape de comparaison à un seuil, une étape de filtrage, une étape de zonage, une étape d'association, une étape de reconnaissance des données échantillonnées, une étape de cryptage et une étape de compression.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape additionnelle d'application de textures statiques ou dynamiques en simple ou haute dynamique de valeur, au cours de laquelle lesdites textures sont attachées aux surfaces des données géométriques (14) décrivant la source de lumière, les données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière étant attachées auxdites textures au cours de l'étape (33) d'élaboration d'un modèle de données (16) .
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins deux sources de lumière (2) sont modélisées ; dans lequel les données géométriques (14), les données (24) de caractéristiques des matériaux et les données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse sont des données distinctes pour chaque source de lumière (2) modélisée ; et dans lequel au moins deux modèles de données (16) distincts, chacun représentatif d'une des sources de lumière (2), sont mémorisés dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel toutes ou partie des données d'entrée (22) reçues lors de l'étape (20) de réception des données d'entrée sont des données obtenues par une mesure préalable de paramètres physiques relatifs à une source de lumière réelle correspondant à la source de lumière (2) à modéliser.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de mesure de caractéristiques d'émission lumineuse de l'enveloppe d'une source de lumière réelle correspondant à la source de lumière (2) à modéliser, les données mesurées formant lesdites données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière (2), les données d'entrée (22) comprenant en outre lesdites données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière (2) ; et une étape de stockage des données (26) de caractéristiques d'émission lumineuse de la source de lumière (2) dans les moyens de mémorisation (6) de l'ordinateur (3) .
14. Produit programme d'ordinateur (12) téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de programme adaptées pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes lorsque le produit programme est exécuté sur un ordinateur (3) .
15. Procédé de fabrication d'un élément lumineux comprenant au moins une source de lumière, le procédé de fabrication comprenant un sous-procédé de modélisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, ladite au moins une source de lumière étant modélisée selon ce sous-procédé de modélisation.
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