La représentation des phénomènes naturels en synthèse d'images réalistes connaît un essor important ces dernières années, notamment en raison de la nécessité exprimée par l'industrie d'augmenter le réalisme visuel des scènes 3D animées. Dans le cas de l'eau, elle nécessite de prendre en compte les lois de la mécanique des fluides. Les deux principaux modèles utilisés pour simuler le comportement de l'eau et résoudre les équations différentielles qui régissent son mouvement sont : - les éléments finis, où l'on considère l'ensemble du fluide dans une grille et à résoudre localement les équations - les systèmes de particules permettent de ne pas se limiter à une grille fixe, et donc de prendre en compte plus de phénomènes (chutes d'eau, cascades, geysers, fontaines, etc.) Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans cette seconde approche, faisant suite à des travaux menés ces dernières années au laboratoire MSI, notamment la thèse de S. Thon soutenue en 2001. On souhaite également s'intéresser au rendu de l'eau, c'est-à-dire à la simulation des interactions de l'eau avec la lumière de façon à obtenir des images visuellement réalistes. Il sera donc nécessaire d'étendre et de développer des algorithmes « classiques » de la synthèse d'images réalistes (lancer de rayons, photon maps, etc.) en les appliquant au modèle particulaire de l'eau, en prenant notamment en compte : la réflexion sous-surfacique (lumière ré-émise par le volume d'eau), les composantes spectrales de la lumière, et le rendu d'un très grand nombre de particules grâce à l'emploi de structures de données hiérarchiques. Enfin, la dernière partie de cette thèse aura pour objet le rendu temps-réel de l'eau, ce qui implique une simplification du modèle utilisé et des méthodes de rendu accélérées sinon approximées, afin d'obtenir des images suffisamment réalistes assez rapidement pour des applications 3D immersives (simulation, jeux vidéos, etc.)