Thèmes de recherche
modèles et outils pour les environnements virtuels

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De 2001 à 2006 j'ai travaillé au sein du laboratoire CNRS LIRIS (UMR 5205), tout d'abord trois ans comme doctorant avec le statut d'allocataire-moniteur, puis deux ans en CDD en tant qu'ATER (Attaché Temporaire d'Enseignement et de Recherche). Vous trouverez ci-dessous une description d'assez haut niveau de mes travaux mais je vous invite à parcourir les publications auxquelles j'ai participé pour plus de détails. Actuellement j'achève mes travaux sur la déformation de maillages 3D à l'aide d'esquisses 2D et sur la visualisation rapide et robuste de surfaces implicites grâce à des Marching Triangles adaptatifs guidés.
Par goût, le domaine d'application privilégié de mes travaux a été celui des mondes virtuels et des jeux vidéos mais la plupart des résultats ont un champ d'applicaton plus vaste.
Notez enfin que toutes les images de cette page ont été réalisées avec les modèles que j'ai développés. Le rendu a été assuré avec un moteur de lancer de rayons basique initié par Eric Galin que j'ai enrichi et adapté à mes besoins.

Ma thèse de doctorat s’inscrivait dans une problématique générale de modélisation d'environnements complexes mais nous nous sommes restreints à l'utilisation de surfaces implicites [Bloomenthal et al. 1997] à squelettes qui produisent des modèles compacts et naturellement lisses que l'on peut contrôler assez intuitivement grâce aux squelettes géométriques qui les caractérisent. Elles sont en outre particulièrement adaptées à la création d'effets spéciaux pouvant entraîner des modifications topologiques comme la métamorphose ou sa généralisation, l'animorphose, que nous avons défini. Nous avons obtenu de bons résultats (figure 1) et atteint nos objectifs de contrôle fin et intuitif ainsi que de traitement en temps interactif mais il subsistait malgré tout deux limites qui sont communes à de nombreux modèles : le traitement d'objets complexes texturés et animés en temps réel d'une part et la définition d'outils de modélisation et d'animation destinés à des artistes ne connaissant pas du tout le modèle sous-jacent ni les modeleurs 3D qui sont de plus en plus complexes. Je travaille actuellement à ces deux aspects. Tout d'abord en me rapprochant des possibilités des cartes graphiques pour bénéficier de leur vitesse et donc en travaillant directement sur des maillages tant que cela permet une qualité suffisante. Ensuite en développant de nouvelles approches en modélisation et déformation à base d'esquisses afin de profiter du talent des dessinateurs 2D. Je présente ci-dessous les différents résultats que nous avons obtenus jusqu'à présent.

temple vu de côté   corridor du temple   place du temple

Figure 1

 Modélisation de personnages texturés animés 

 Enrichissement du BlobTree 

Le BlobTree, proposé dans [Wyvill et al. 1999], est un arbre n-aire de construction de surfaces implicites constitué de primitives géométriques aux feuilles et d’opérateurs de combinaison et de déformation portés par les nœuds. Ce modèle hiérarchique fournit un cadre unifié de modélisation et de déformation de surfaces implicites et il profite donc de leur propension à définir des raccords lisses ainsi que des opérations booléennes classiques des arbres CSG (Constructive Solid Geometry). D’autre part il jouit d’une représentation interne très compacte. Cependant le BlobTree initial souffre d’un manque de contrôle dû principalement à un nombre restreint de squelettes géométriques et à l’aspect global des mélanges qui peuvent être définis entre des sous-arbres. En outre, comme pour toutes les surfaces implicites la visualisation est relativement lente ce qui impose généralement de polygonaliser les objets (volumiques) pour obtenir une surface approximée rapidement affichable par les cartes graphiques actuelles.

statue

Figure 2

statue: tête vue de face

Durant ma thèse, nous avons enrichi ce modèle pour le rendre plus intuitif tout en diminuant les temps de traitement de plusieurs ordres de grandeur (voir la partie Visualisation rapide et robuste de surfaces implicites). Les primitives géométriques utilisées comme squelette pour les surfaces implicites sont généralement très simples (point et segment) afin de garantir des temps de calcul de la distance d’un point de l’espace au squelette qui soient rapides. Cette distance est primordiale puisque c’est principalement elle qui caractérise le potentiel en ce point de l’espace, et donc la surface de l’objet qui est l’iso-potentielle de valeur zéro. Nous avons tout d’abord proposé une quarantaine de primitives géométriques nouvelles avec des squelettes courbes, surfaciques et volumiques. Des algorithmes optimisés du calcul de la distance ont été proposés pour chacune des primitives afin de garantir des temps de traitement rapides. Notons que plus les squelettes géométriques utilisés sont complexes (en termes de calcul de distances), plus la sémantique de la forme qu’ils engendrent est importante. Ainsi, nous avons créé la statue de la figure 2 à l’aide de 256 primitives alors qu’il faut plus de 26000 primitives implicites ponctuelles ou près de 300000 triangles pour l’approximer correctement. Le gain pour l’utilisateur est évident : il y a moins de paramètres à contrôler et ils sont plus intuitifs. De plus l’espace mémoire nécessaire au stockage de l’objet devient très faible.

Pour des squelettes véritablement complexes comme des cylindres généralisés, des surfaces auxquelles on affecte une épaisseur variable ou encore des volumes de révolution, il n’est pas possible de définir des algorithmes de calcul de distances su