Proposition d’un sujet de stage pour M2R IVR
2005-2006
(Spécialité : Synthèse d’images en temps réel)
« Amplification par graines végétales et
minérales de terrains texturés en Haute-Savoie »
ÉQUIPE : MAP-ARIA (domaines de recherche : informatique, architecture,
modélisation, paysage, simulation, amplification, rendu temps réel (www.aria.archi.fr)
Le laboratoire MAP-ARIA se
situe au sein de l’Ecole d’Architecture de Lyon à Vaulx en Velin. Par raison de
commodité, principalement pour éviter le double logement, il sera possible à un
étudiant grenoblois d’effectuer son stage sur son lieu d’études d’origine. Nous
contacter.
RESPONSABLE : Xavier MARSAULTContact : xavier.marsault@lyon.archi.fr, téléphone : 04 78 79 50 85 Contexte
Ce travail
se déroule dans le cadre du projet DEREVE (Développement d’un Environnement de
Réalité Virtuelle Elaboré) de la région Rhone-Alpes, dont l’un des thèmes
est « Visualisation et amplification du paysage alpin ».
Ce thème
est co-investi par un certain nombre de laboratoires de la région (INRIA,
LIRIS, MAP-ARIA) qui étudient des techniques pour naviguer interactivement en
3D dans de larges paysages en ajoutant « à la volée » des éléments
naturels plausibles pour enrichir visuellement les scènes (de résolution
limitée à celle des capteurs de numérisation). Ceci
concerne aussi bien la géométrie du terrain que son habillage (idéalement :
sol non urbain, textures détaillées, végétation, roches, neige et glace, routes
et cours d’eau…).
Le champ d’expérimentation est le département de
Haute Savoie (4388 km2), qui nous fournit les données géomatiques nécessaires, essentiellement :
l’orthophotonumérique couleur de résolution 50cm par pixel et un modèle numérique de terrain à
L’amplification géométrique est réalisée par synthèse additive de bruits de Perlin pré-calculés en
moyenne et haute fréquence, géoréférencés, sous forme de tables de matières
génériques, sommables sur plusieurs niveaux de résolution.
En 2005, un
étudiant de l’ENS Lyon a travaillé sur l’analyse des données terrestres
(altimétriques et orthophotonumérique) pour obtenir une classification
géospécifique de grande précision de la nature du sol (coopération MAP-ARIA,
INRIA-MISTIS). Les premiers résultats étant très encourageants, ce travail sera
prochainement poursuivi, et l’on suppose pour le stage que l’on dispose de données
de classification par pixel pour toutes les textures utilisées.
Objectif
On se propose d’amplifier les
terrains texturés en ajoutant sur le sol, à la volée, des objets ou groupes
d’objets géométriques texturés, végétaux et minéraux, en minimisant le
phénomène de popping dû aux transitions des niveaux de détails. Pour cela, on
se propose d’étoffer la lib de terrain RMK2 par l’ajout d’un moteur générique
de graines, et par l’implémentation du rendu multiéchelle de type
« point-based rendering » initié dans [1] pour les arbres. Détaillons :
- les graines sont des règles
de distributions géographiques ou biologiques simples, pseudo-aléatoires
mais géo-référencées, issues en général de la connaissance des écosystèmes. Un modèle de graines peut gérer plusieurs
distributions locales superposables, ce qui permet d’obtenir des variétés
naturelles d’une grande richesse. Le traitement du phénomène d’enneigement
saisonnier peut être considéré comme une graine spatio-temporelle.
- dans le cas d'applications temps réel, les outils classiques de
modélisation de végétaux génèrent un trop grand nombre de polygones. Une
approche alternative consiste à convertir (en fonction de l’éloignement) les
polygones en des représentations plus efficaces pour le traitement des masses
de données : les points, qui permet une simplification continue sans effet
de popping. Les travaux menés dans [1] ont consisté à concevoir une nouvelle
représentation multi-échelle dédiée aux arbres, en adaptant la précision des
parties de l’arbre en fonction de ce qui est visible. Cette
technique permet de diminuer le nombre de primitives nécessaires de 95%, tout
en gardant un aspect visuel très proche du modèle d'origine. L’implémentation
actuelle permet d’afficher environ 100000 arbres interactivement.
On
implémentera ce modèle dans RMK2 pour graines d’arbres, et l’on testera son extension
aux objets minéraux : roches et cailloux dans un premier temps, puis neige
et glace si le temps le permet.
Extrait d’une navigation dans RMK2 : vue initiale et vue zoomée (x3)
Bibliographie
[1] Point-based rendering of trees
Guillaume Gilet, Alexandre Meyer, Fabrice
Neyret, Eurographics Workshop on Natural Phenomena 2005