Animation et rendu temps-réel de flammes

par Flavien Bridault

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Christophe Renaud et de François Rousselle.

Soutenue en 2007

à Littoral .


  • Résumé

    Le feu est un phénomène naturel particulièrement difficile à décrire en synthèse d’images. Ces dernières années, les modèles basés sur la physique relativement convaincants ont été conçus, mais ceux-ci restent coûteux. Or, certaines applications requièrent des performances temps-réel : les jeux vidéos, les environnements virtuels tels que les reconstitutions archéologiques, etc…Quelques approches répondant à cette contrainte ont été proposées, mais elles manquent visuellement de réalisme à cause des approximations concédées. C’est dans cette optique que nous avons cherché à développer un modèle à la fois temps-réel et visuellement réaliste. Nous nous sommes focalisés sur les feux « domestiques » : les flammes de bougies, lampes à huile, torches, feux de camp, etc… Ces flammes sont animées de façon interactive grâce à l’utilisation d’une simulation de fluides optimisée. L’originalité principale de notre approche réside dans l’utilisation de surfaces NURBS texturées pour visualiser les flammes. Nous avons également fourni des mécanismes permettant de contrôler simplement la simulation. Par ailleurs, nous avons proposé une méthode d’éclairage à partir d’un solide photométrique pour représenter plus fidèlement l’illumination des flammes. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’animation de dizaines de flammes simultanément. Pour parvenir à cet objectif, nous avons introduit des niveaux de détail dans l’animation et le rendu des flammes en fonction de la distance d’observation. Ces niveaux de détail peuvent par ailleurs servir à adapter la précision du modèle en fonction des ressources disponibles ou de l’objectif visé par l’application.

  • Titre traduit

    Real-time animation and rendering of flames


  • Résumé

    Fire is a difficult natural phenoma to reproduce in computer graphics. Last years, convincing models based on physics werre designed, but they remain expensive. However some applications require real-time frame rates : video games, virtual environments such as archaelogical sites etc. . . Few real-times approaches were proposed, but they really suffer from a lack of realism, because of all the approximations they realize. In this context, we tried to develop a real-time model which is also visually realistic. We focused on “domestic” fires : candles, oil lamps, torches, camp fires, etc. . . These flames are interactively animated thanks to an optimized fluids simulation. The main contribution of our approach is the use of textured NURBS surfaces to visualize flames. We also introduced mechanisms to give a good control over the simulation. Moreover, we proposed a new lighting method with a photometric solid to represent flames illumination. Last, we considered animation of plentiful flames. To reach this goal, we introduced levels of detail both in the animation and in the rendering stages, according to the distance from the sources. These levels of detail can also be useful to adapt the accuracy of the model in respect of resources or applications purpose.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (216 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 209-216

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  • Bibliothèque : Université du Littoral-Côte d'Opale (Calais, Pas-de-Calais). Bibliothèque. Section Sciences.
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