Communication expressive de la forme au travers de l'éclairement et du rendu au trait

Expressive rendering aims at designing algorithms that allow to control the way images are created. More precisely, it provides the possibility to convey a specific message using a given style, even if non-physically based techniques have to be used. In this thesis, we propose a formalization for expressive rendering, by decomposing it into a message to convey in a 3D scene, and the style used to create the final image. We will concentrate our work on two topics that have a same message : object shape enhancement on dynamic scenes. In the first part of this thesis, we propose new solutions for exaggerating surface details through shading. We show how to extract relevant surface features by taking the human visual system into account. Our approach then allows to detect view-dependant surface details and provides automatic levels-of-detail on dynamic scenes. This message is used for modifying the way lights interact with 3D objects and for creating various styles, from minimal black and white toon shading to realistic rendering. In the second part of this thesis, we propose a new approach for conveying surface details using line-based rendering. We show that all kind of lines may be extracted via a single general definition, in a temporally and spatially coherent way. Next, we show how to apply an implicit stylization along the detected features, in order to obtain various styles and original effects. We discuss the limitations of both techniques in the third part of the thesis. We show that our perception of appearance is an essential element that have to be taken into account in future work. Messages and styles could evolute in a more coherent and intuitive model.Le rendu expressif a pour objectif de créer des algorithmes permettant aux de contrôler la manière dont les images de synthèse sont créées. Plus précisément, il s'agit de laisser aux utilisateurs la possibilité de faire passer un message spécifique dans un style donné, même s'il faut pour cela s'éloigner des techniques d'éclairement physiquement réalistes. Dans cette thèse, nous proposons une formalisation du rendu expressif, en décomposant le message à communiquer dans une scène 3D et le style utilisé pour créer l'image finale. Au cours de ce manuscrit, nous nous concentrons sur deux domaines ayant la particularité de s'appuyer sur un message commun : la mise en valeur de la forme des objets dans des scènes dynamiques. Dans la première partie de ce mémoire, nous proposons de nouvelles solutions pour exagérer les détails de surface à travers le rendu. Nous montrons notamment comment extraire des informations pertinentes sur la forme des objets en prenant les caractéristiques du système visuel humain en compte. Notre approche permet ainsi de déterminer des informations dépendantes du point de vue, qui fournissent des niveaux de détail automatiques de manière dynamique. Nous nous servons ensuite de ce message pour modifier l'éclairement et l'introduire dans des styles variés, allant du rendu minimaliste noir et blanc, au rendu réaliste. Dans la seconde partie de ce mémoire, nous proposons une nouvelle approche pour communiquer la forme des objets via le dessin au trait. Nous introduisons une définition générale des lignes, cohérente spatialement et temporellement, et capable d'identifier de nombreux types de détails. Nous montrons ensuite comment appliquer une stylisation implicite le long de ces lignes, de sorte à obtenir des effets et styles originaux qui s'adaptent parfaitement aux détails de surface. Nous discutons enfin plus en détail des limitations de chacune de ces approches dans une troisième partie. Nous montrons que notre perception de l'apparence est un élément essentiel sur lequel nous pourrions nous appuyer dans des travaux futurs. Les messages et styles dont nous parlons pourraient évoluer en un modèle plus intuitif et plus cohérent