Projet imagerie par lancer de rayons

Voir l'énoncé au format PDF. Pour toutes questions, David Monniaux à l'École polytechnique en France

Fragments de code fournis

Afin de ne pas compliquer le projet avec des considérations sur les bibliothèques Java et les formats de fichiers graphiques, je fournis la bibliothèque PPMWriter, qui écrit des fichiers au format PPM, lisibles avec les utilitaires de la bibliothèque NetPBM et de nombreux logiciels de dessin tels que The Gimp ou Paint Shop Pro. Son principal avantage est sa grande simplicité, puisqu'il ne comporte qu'un en-tête simple suivi de la suite des triplets d'octets définissant la couleur de chaque pixel. Cette bibliothèque fournit les appels suivants :

Le constructeur PPMWriter(String filename, int width, int height) construit un objet de type PPMWriter ouvert sur le fichier de nom filename pour y créer une image de taille width×height.
La méthode dynamique writePixel(byte red, byte green, byte blue) écrit un pixel dans le fichier. On commence par le pixel en haut à gauche de l'écran, on trouve ensuite les pixels de la première ligne de gauche à droite, puis ceux de la deuxième ligne, jusqu'au pixel en bas à droite. red, green et blue sont des entiers dans l'intervalle [0,255].

Vous devez fournir les width×height pixels.

Syntaxe d'entrée

Objets

Opérations logiques

union { objets } est l'union des objets.
intersection { objets } est l'intersection des objets.
negation(objet) est la négation de objet.

Transformations

Translation

translate(vecteur, objet) représente l'objet image de objet par la translation de vecteur vecteur

Rotations

rotateX(angle, objet) représente l'objet image de objet par la rotation d'angle angle autour de l'axe X (sens direct).
rotateY(angle, objet) représente l'objet image de objet par la rotation d'angle angle autour de l'axe Y (sens direct).
rotateZ(angle, objet) représente l'objet image de objet par la rotation d'angle angle autour de l'axe Z (sens direct).

Mise à l'échelle

scale(réel, objet) représente l'objet image de objet par l'homothétie de rapport scale.
scale(vecteur, objet) représente l'objet image de objet par l'affinité orthogonale de rapports donnés par les coordonnées de vecteur sur les 3 axes.

Scène

scene(objet, { lumières } ) représente la scène physique comprenant l'objet objet éclairé par les lumières.

Caméra

normalCamera(origin, direction, right, down) représente la caméra dont la position de l'œil est au point origin, la direction de vision est direction, le vecteur donnant la direction de la droite de l'écran est right et le vecteur donnant la direction du bas de l'écran est down.

Fichier `.jray`

scène,caméra représente la vision de la scène par la caméra.

Exemples

Avec l'implémentation de référence

Un cube éclairé avec 3 sources (code source)
Une figure plus compliquée (code source)

Avec d'autres logiciels

Cette animation MPEG a été réalisée avec un logiciel de synthèse, un éditeur de configurations de positions et un logiciel d'interpolation de positions, tous trois développés pour un projet étudiant. Ce n'est donc pas si difficile!

Implémentation de référence

Je mets à votre disposition une version modifiée de l'implémentation de référence, qui ajoute un quadrillage sur les images, sous forme d'une archive JAR. Elle se lance par java -jar ray-tracer.jar fichier.jray fichier.ppm largeur hauteur. Elle est également disponible en ligne (vous devez disposer pour cela d'un navigateur supportant Java 1.4) : Votre navigateur ne supporte pas Java.