simulation d'un ruisseau par approches phénoménologiques pour la synthèse dimages

Simulation d'un ruisseau Simulation d'un ruisseau par approches phénoménologiques par approches phénoménologiques

pour la synthèse d’imagespour la synthèse d’images

Plan de l’exposéPlan de l’exposé

Présentation de l’équipePrésentation de l’équipe

Présentation du stagePrésentation du stage• Le contexteLe contexte• Le sujetLe sujet• Les objectifsLes objectifs• La démarcheLa démarche

Le CalculLe Calcul

L’AnimationL’Animation

Les résultats : démoLes résultats : démo

ConclusionsConclusions


iMAGIS est une équipe du laboratoire GRAVIR-IMAG

et un projet de l’INRIA

• Informatique graphique et synthèse d’images.

• Maquettes numériques aux propriétés géométriques et physiques.

Quelques exemples de réalisations :

Animation de prairies en temps-réel

Modélisation et animation de la mer en temps-réel

Rendu temps-réel d’ombres dans un studio virtuel

Plan de l’exposé

Présentation de l’équipe


Le Calcul

L’animation

Les résultats : démo

Conclusions

Présentation du stagePrésentation du stage

Le ContexteLe Contexte

Ce stage

• s’inscrit dans un projet visant à simuler complètement les aspects visuels et temporels d’un ruisseau.

• fait suite à une étude concernant les aspects instationnaires affectant la surface d’un ruisseau : la simulation des ondes de surfaces.

• répond au besoin de simuler la forme de la surface libre d’un ruisseau en fonction des obstacles rencontrés.


Le SujetLe Sujet

Simulation d’un ruisseau par approches phénoménologiques

pour la synthèse d’images.

Modélisation du comportement de la surface de l’eau dans le cas d’un objet immergé : le seuil.

Problème 2D, extrudé sur la largeur du ruisseau pour une représentation en 3D.

Rivière après passage sur un seuil


Les ObjectifsLes Objectifs

• Obtention d’un rendu temps réel de la surface libre du ruisseau.

pas de CFD.

• Définition des paramètres physiques caractéristiques.

comportement du ruisseau définissable.

• Contrôlabilité des phénomènes visuels mis en jeu.

• Interface intuitive.

Outil utilisable dans l’optique « synthèse d’images »


La DémarcheLa Démarche

• Étude physique du problème :

intervention des équations de l’hydraulique.

modélisation 2D du problème.

• Création d ’une application générant un rendu 3D temps réel animé.

• Rédaction d’un rapport - notice permettant le prolongement du projet au niveau d’iMAGIS.




Le CalculLe Calcul

L’animationL’animation



Le CalculLe Calcul

Le CalculLe Calcul

• Phase de calcul indépendante de l’affichage.

Bases du calcul :

• Calculs menés en stationnaire.

• Canal rectangulaire.

• Équations de l’hydraulique concernant les surfaces libres.

Le CalculLe Calcul

La forme de la surface libre est :

• indépendante du temps.

• fixée par les différents paramètres physiques.

Animation est donc un « habillage » confié à l’affichage.

Le CalculLe Calcul

Le CalculLe Calcul

Le CalculLe Calcul

Stratégie de calcul :

• Problème 2D.

• Surface du ruisseau calculée dans une coupe longitudinale.

• Stockage des points dans une liste chaînée.

Le CalculLe Calcul

Schéma de la coupe utilisée pour les calculs

h

a

la x

y

Le CalculLe Calcul

Calcul de la surface libre

4 régimes d ’écoulement 4 cas traités

- fluvial / torrentiel avec ou sans ressaut.

Traitement par tronçons,

2 cas :

• surface donnée par les équations de l ’hydraulique.• splines, droites.

Le CalculLe Calcul

Extrusion de la ligne d’eau calculée : représentation 3D




Le CalculLe Calcul





L’Animation à l ’affichageL’Animation à l ’affichage

• Mouvement macroscopique de l’eau du ruisseau.

matérialisation du débit.

Nécessité de matérialiser la vitesse de l ’eau selon le débit et les profondeurs : accélérations / décélérations.

plaquage la texture différent selon les zones.

impression d’accélération ou de décélération.


Mouvement de l’eau : « texture mobile »

1t2t

Déplacement visible de la texture à la vitesse V

Translation du polygone dans l’espace de la texture :

2t>1t

tVx


Plaquage de texture : modélisation des zones d’accélération / décélérations

Abscisse des points de la surface libre dans l’espace de la texture :V

xsurface

faible profondeur,vitesse importante= texture étirée

profondeur normale,vitesse nominale= texture "normale"


Plaquage de texture : rendu du mouvement : « l’eau coule »

Les zones d ’accélération ou de décélération sont donc rendues par l’abscisse des points de la surface libre dans l’espace de la texture :

Le mouvement global va être rendu grâce au déplacement sur la texture :

Soit, pour simuler parfaitement le débit du ruisseau :

tempsVn

(V

xsurface) tempsVn ,

abscisse des différents points de la surface libre sur la texture

V

xsurface




Le CalculLe Calcul





ConclusionConclusion

Les Objectifs

• Obtention d ’un rendu temps réel de la surface libre du ruisseau.

• Modèle temps réel.

• Interaction aisée pour obtenir le rendu souhaité.

• Définition des paramètres physiques caractéristiques.

• Accès aux différents paramètres clés via l’interface graphique.

• Contrôle de l’écoulement.

ConclusionConclusion

Les Objectifs (suite)

• Contrôlabilité des phénomènes visuels mis en jeu.

• Facilité de contrôle des paramètres physiques.

Reste à définir :

des critères permettant d’adoucir les courbes de remous obtenues.

des paramètres permettant de « court-circuiter » la physique à l’affichage :

amplitude, déplacement des phénomènes.

• Interface intuitive

• Interface graphique via GLUI.

• Contrôle de la vue avec la souris.

• Menus.



Conclusion Conclusion & Perspectives

• Modélisation en 2D extrudée d’un obstacle obstruant tout le ruisseau : le seuil.

Reste à :

adapter ce cas en 3D à des pierres localement immergées dans le ruisseau.

traiter les pierres émergeantes

- théorie existant sur les piles de pont.

regrouper ces deux cas

- traitement stationnaire 3D complet d ’un ruisseau perturbé par des pierres.


Conclusion Conclusion & Perspectives

• Rendu graphique intéressant au niveau de la texture :

- mouvement macroscopique

- accélérations ou décélérations locales de la veine fluide.

Reste à :

faire le parallèle avec les travaux déjà réalisés au niveau des ondes et perturbations de la surface de l’eau :

- évolution instationnaire de la surface.

- animation « naturelle » : vortex, ondes...

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