Les recherches en images de synthèse se sont beaucoup concentrées sur les images réalistes, ce qui est très important pour un grand nombre d'applications, comme la production audiovisuelle, la simulation et la création de maquettes numériques etc. Par contre, pour un certain nombre de domaines, le réalisme n'est pas toujours souhaitable. Par exemple, pour l'architecture ou l'archéologie, ou encore pour l'éducation, une représentation plus artistique ou « expressive » est souvent plus appropriée, car elle permet de focaliser l'intérêt sur des aspects spécifiques d'une scène ou d'une image, plutôt que de noyer l'utilisateur avec une multitude de détails réalistes. Ceci est particulièrement important quand le réalisme n'est pas ou ne peut pas être l'aspect central de l'activité d'éducation. Par exemple quand on enseigne les habitudes ou la vie quotidienne, et une représentation exacte est soit inconnue soit impossible à mettre en place.
 

Il est évident que le travail manuel de l'artiste est long est fastidieux. Depuis 1994, des chercheurs en images de synthèse ont permis la création de ce type de rendus, appelés «non-photoréalistes» (NPR), d'une façon automatique à partir de modèles 3D (Winkenbach 94), ou comme un post-traitement 2D en espace image (Deussen 00a, Ostromoukhov 99).
 
 

Dans la figure ci-dessus nous montrons des exemples de travaux de l'équipe de D. Salesin (université de Washington aux EU) sur le rendu non-photoréaliste, qui étaient les pionniers dans le domaine. Remarquez que le même modèle 3D a été utilisé pour générer deux dessins avec des styles de dessin différents, entièrement par ordinateur. Ces travaux ont donné lieu à une multitude de méthodes pour simuler différentes techniques de dessin, d'illustration ou de peinture par ordinateur(Winkenbach 94, Ostromoukhov 99 etc.). La plupart des algorithmes développés nécessitaient des temps de calcul importants, qui étaient loin d'être interactifs.

Plus récemment, diverses méthodes ont été développées pour le rendu non-photoréaliste interactif. Ces méthodes se concentrent sur des styles spécifiques ou utilisent des méthodes spécifiques (Freudenburg 01), comme le remplacement des appels OpenGL au niveau de la librarie (Mohr 01). Il y a eu également un premier essai d'utilisation du NPR pour un environnement virtuel (Klein 01).

Malgré ces développements, le rendu NPR a été très peu utilisé dans le contexte de systèmes d'environnements virtuels immersifs comme des CAVEs ou des RealityCenters. Nous identifions deux problèmes majeurs qui expliquent ce manque.

•  A cause de la nouveauté de ce domaine, les utilisateurs et les applications potentielles des environnements virtuels non-photoréalistes n'ont pas encore été identifiés. De plus , il n'y a pas eu beaucoup d'intérêt à faire ceci, car les aspects centraux de la recherche en réalité virtuelle, notamment la « Présence » et l'Immersion, ont été synonyme dans le passé à «être croyable».
• Des problèmes technologiques subsistent pour le rendu NPR dans un contexte d'environnement virtuel, notamment liés au rendu en stéréo pour certains de ces algorithmes, et à la rapidité de calcul des méthodes.

Nous avons mis en place un ensemble de participants à la fois du domaine de l'informatique graphique (REVES, iMAGIS), des archéologues et historiens (ERGA, ENS), des architectes (ARIA) et des spécialistes en l'utilisation des environnements virtuels pour la présentation du patrimoine virtuel et notamment dans un contexte éducatif (FHW/RV). Notre collaboration permettra d’abord de définir les scénarios d'application pour les visites virtuels de sites archéologiques, et en particulier permettra de déterminer quand est-ce qu'une représentation non-photoréaliste est souhaitable, dans un contexte de visite/balade virtuelle. L'interaction constante et rapprochée avec les archéologues, historiens, architectes et spécialistes des environnements virtuels pour le patrimoine est un élément clef pour la réussite sur ce projet.

Deux applications seront ciblées, la première est la visite virtuelle d'Argos, qui est un projet (sans autre financement) déjà entamé par iMAGIS et ERGA, et une visite virtuelle sur un site archéologique à définir, avec la collaboration de REVES et l'ENS.

• En ce qui concerne les défis technologiques, nous allons aborder plusieurs points : Nous allons développer des algorithmes pour l'affichage interactif de bâtiments antiques, par exemple composés de colonnes et de murs, dans le contexte d'Argos (voir image de la maquette réelle Figure 3), dans un style «à trait d'encre» et d'aquarelle, ou dans un style qui sera jugé adapté pour le contenu, les sources disponibles et les utilisateurs visés (enfants, grand public ou experts). Nous allons développer des méthodes pour la population virtuelle des sites, ce qui est indispensable pour donner vie à de telles visites. Une simulation sonore est également envisagée, à la fois pour les foules et pour les bruits et sons indispensables pour l'application visée.
• Nous allons examiner les problèmes d'utilisation de niveaux de détails et de représentation appropriée pour l'illustration de différentes hypothèses sur une structure antique (voir Figure 1 où deux hypothèses sont présentées pour le Tholos à Delphes). Nous souhaitons notamment examiner la question de représentation de l'incertitude avec un niveau de détail approprié.
• Dans un deuxième temps, nous allons intégrer la visualisation des différentes périodes historiques d'un site en développant des algorithmes de visualisation permettant de transmettre à l'utilisateur l'information de variation dans le temps.