INFO821 : Infographie

TPs et TDs

TD1

Problème 1

• Comment dessiner une sphère ? Nous réfléchirons ensemble ... Remarque les sphères de la librairie GLU (un composant d'openGL), ont un axe de symétrie particulier bien visible.

Le corrigé est ici . IL faut surtout regarder sphere.c et les fonctions qu'il utilise dans geometrie.c. Dans le fichier principal ̀td1_sphere.c il y a plein de choses qui pourront vous paraître obscure pour l'instant. Il faut juste regarder la fonction initGLScene()

En compilant vous devriez voir cela, de gauche à droite :

• 80 triangles en divisant les 20 faces d'un icosaedre en 4
• 72 triangles en divisant les 8 faces d'un octaedre en 9
• Version GLUSphere avec 64 triangles (un rectangle = 2 triangles)

Pour compiler ce corrigé, il faut :

• openGL version 1.X ou 2.X (testé avec 2.1).
• SDL 1.2 (librairie pour faire des jeux ...) que l'on utilise pour ouvrir une fenêtre avec le même code sous windows et linux !
• libgc : le GC de Boehm ... pour ne pas faire free(). Si vous n'arrivez pas à l'installer, remplacer GC_malloc et GC_malloc_atomic par malloc, mais il n'y aura pas de libération de la mémoire inutilisée.

Problème 2

• Dessiner un ruban de Moebius (une bande de papier recollée sur elle même en faisant un demi tour).
• Le relier à un disque avec des courbes de Bézier (la bande n'a qu'un bord).
• Faire une animation pour mieux montrer ce qui se passe.
• Eliminer les arrêtes trop petites.

Représentation des objets

Nombres

• Nombres entiers (pb de taille)
• Nombres flottants (plus précisément virgule flottante) (pb de précision) norme IEEE 754
• Nombres à virgule fixe : peu utilisés/disponibles, mais pratique si l'on connait l'ordre de grandeur des nombres. Revient à utiliser

des entiers avec une unité bien choisie.

Points

• Tableaux (ou liste)
• Coordonnées cartésiennes :

 * $(x,y)\in \mathbb {R} ^{2}$ dans le plan
 * $(x,y,z)\in \mathbb {R} ^{3}$ dans l'espace
 * Généralisation dans $\mathbb {R^{n}}$

Distinction entre points et vecteurs (direction). Opération sur les vecteurs : addition, multiplication, produits (par un scalaire, scalaire et vectoriel, déterminant), norme.

• Coordonnées projectives :

Idée : ajouter les points à l'infini. Intérêt : simplifie beaucoup de choses (transformation affine, projection, classification des quadriques, ...). Inconvéniant : certaines choses n'ont plus de sens (addition des vecteurs, ...)

 * $(x:y:t)\in \mathbb {P} ^{2}$ dans le plan projectif si $(x,y,t)\neq (0,0,0)$. De plus si $a\neq 0$, $(x:y:t)=(ax:ay:at)$
 * $(x:y:z:t)\in \mathbb {P} ^{3}$ dans l'espace projectif
 * Généralisation dans $\mathbb {P} ^{n}$

Comparaison avec les coordonnées cartésiennes : $(x:y:z:0)$ est le point à l'infini dans la direction (x,y,z) ou (-x:-y:-z). Parfois utile de distinguer $(x:y:z:0)$ de $(-x:-y:-z:0)$. $(x:y:z:t)$ représente le point $(x/t,y/t,z/t)$ si $t\neq 0$. Donc le point de coordonnées cartésiennes $(x,y,z)$ à les coordonnées projectives $(ax:ay:az:a)$ pour tout $a\neq 0$.

• On essaye de ne calculer qu'une fois les coordonnées de chaque point, pour éviter les erreurs d'arrondis (deux fois le même point avec des

coordonnées légèrement différente).

Courbes

• Courbe affine par morceaux : liste ou tableaux de points. Utilisation d'une indirection.
• Courbe paramétrée (droite, cercle).
• Discrétisation à vitesse constante :

 $\delta _{x}={\sqrt {x'^{2}+y'^{2}}}.\delta _{t}\Rightarrow \delta _{t}={\frac {\delta _{x}}{\sqrt {x'^{2}+y'^{2}}}}$

• Discrétisation utilisant la courbure :

 $\delta _{x}=\alpha {\frac {x'y''-x''y'}{(x'^{2}+y'^{2})^{\frac {3}{2}}}}\Rightarrow \delta _{t}=\alpha {\frac {x'y''-x''y'}{(x'^{2}+y'^{2})^{2}}}$

• Courbe de Bézier.

Surfaces

• Liste de triangles
• Liste de Quadrilatères et polygones (attention plan) (fin du cours du 11 janvier)
• Représentation avancée par demi-arrêtes
• Surfaces paramétrées
• Surfaces implicites

Triangulation de surfaces implicites Algorithme du marching-cube

• Idée générale
• Découpage du cube en tétrahèdre
• Algorithme

Traitement des triangulations

• Permutation des arrêtes
• Changement de résolution

Bases mathématiques (vues au fur et à mesure)

Coordonnées cartésiennes dans le plan et l'espace

• $(x,y)\in \mathbb {R} ^{2}$ dans le plan
• $(x,y,z)\in \mathbb {R} ^{3}$ dans l'espace
• Généralisation dans $\mathbb {R^{n}}$

Distinction en point et vecteur (direction).

Problèmes de représentation en machine : virgule flottante, virgule fixe, entier ... Tableau ou enregistrement (record).

Opérations sur les vecteurs : sommes, multiplication par un scalaire, produit scalaire et produit vectoriel.

Coordonnées projectives dans le plan et l'espace

Idée : ajouté les points à l'infini. Intérêt : simplifie beaucoup de choses (transformation affine, projection, classification des quadriques, ...)

• $(x:y:t)\in \mathbb {P} ^{2}$ dans le plan projectif si $(x,y,t)\neq (0,0,0)$. De plus si $a\neq 0$, $(x:y:t)=(ax:ay:at)$
• $(x:y:z:t)\in \mathbb {P} ^{3}$ dans l'espace projectif
• Généralisation dans $\mathbb {P} ^{n}$

Comparaison avec les coordonnées cartésiennes : $(x:y:z:0)$ est le point à l'infini dans la direction (x,y,z) ou (-x:-y:-z). Parfois utile de distinguer $(x:y:z:0)$ de $(-x:-y:-z:0)$. $(x:y:z:t)$ représente le point $(x/t,y/t,z/t)$ si $t\neq 0$. Donc le point de coordonnées cartésiennes $(x,y,z)$ à les coordonnées projectives $(ax:ay:az:a)$ pour tout $a$.

Opération sur les vecteurs : attention à la somme !

Équation d'un plan et d'une droite

Donnée d'une droite du plan par un point $(x_{0},y_{0})$ et une direction $(u,v)$. $(-v,u)$ est alors une direction orthgonale (on dit normale à la droite). Équation implicite en cartésien : $\langle (x-x_{0},y-y_{0})\mid (-b,a)\rangle =0$. C'est à dire: $-vx+uy+vx_{0}-uy_{0}=0$. En projectif: $ax+by+ct=0$ (l'équation est homogène).

Donnée d'un plan de l'espace par un point $(x_{0},y_{0},z_{0})$ et une direction normale $(a,b,c)$. Équation implicite en cartésien : $\langle (x-x_{0},y-y_{0},z-z_{0})\mid (a,b,c)\rangle =0$. C'est à dire: $ax+by+cz-ax_{0}-by_{0}-cz_{0}=0$. En projectif: $ax+by+cz+dt=0$ (l'équation est homogène).

Donnée d'une droite de l'espace par un point $(x_{0},y_{0},z_{0})$ et une direction $(u,v,w)$. ...