Simulation de sources lumineuses complexes en tracé de rayons : application à la simulation de dispositifs optiques

In computer graphics, images are created using simulation of real physical laws. Light sources are then an essential part. They emit the energy that is then diffused in the scene. This document takes on current light sources caracterization and introduce some methods to speed up their treatment. After an exhaustive remind of current notions in computer praphics in chapter 2, we studies in chapter 3 the best solutions for light source modelization. In chapter 4, an innovative solution is suggested to take into account light sources in a far-field photometry context. The chapter 5 is devoted to near-field photometry. We introduce a new data structure, named spherical lumigraph, providing 100 times reduction of time computation to treat shadow rays. A modern light source may have several additional objects like mirrors to better spread the original light flux. Outgoing rays may then be considered as a whole light source. The chapter 6 takes on such light sources, named virtual light sources.En synthèse d'images réaliste, nous simulons fidèlement les lois physiques pour créer une image. Les sources lumineuses sont alors un élément essentiel car ce sont elles qui produisent l'énergie répartie dans la scène. Ce document caractérise les modèles de sources actuels et propose des méthodes pour accélérer leur traitement. Après une étude détaillée du domaine au chapitre 2, nous recensons au chapitre 3 les solutions les plus efficaces pour modéliser une source lumineuse. Dans le chapitre 4, nous proposons une solution innovante pour traiter les sources en champ lointain. Le chapitre 5 est consacré au cas du champ proche. Nous introduisons une nouvelle structure de données, dite lumigraphe sphérique, réduisant par 100 les temps de calcul de traitement des rayons d'ombre. Une source de lumière moderne peut être composée d'objets complémentaires tels que des miroirs. L'ensemble des rayons en sortie de cet objet peut être vu comme une source à part entière. Le chapitre 6 traite de telles sources, dites virtuelles