Création interactive de mondes virtuels : Combiner génération procédurale et contrôle utilisateur intuitif

Interactive design of virtual worlds : Combining procedural modeling with intuitive user control

• Auteur / Autrice : Arnaud Emilien
• Direction : Marie-Paule Cani, Pierre Poulin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et informatique
• Date : Soutenance le 10/12/2014
• Etablissement(s) : Grenoble en cotutelle avec Université de Montréal (1978-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Jean Kuntzmann (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Joëlle Thollot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Victor Ostromoukhov, Eric Galin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bedřich Beneš, Stéphane Mérillou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation procédurale

Infographie

Mots clés libres

Génération procédurale

Création interactive

Contrôle utilisateur

Cascades

Terrains

Synthèse

Procedural generation

Interactive design

User control

Cascades

Terrains

Synthesis

Résumé

La complexité des mondes virtuels ne cesse d'augmenter et les techniques de modélisation classiques peinent à satisfaire les contraintes de quantité nécessaires à la production de telles scènes. Les techniques de génération procédurale permettent la création automatisée de mondes virtuels complexes à l'aide d'algorithmes, mais sont généralement contre-intuitives et par conséquent réservées à des artistes expérimentés.En effet, ces méthodes offrent peu de contrôle à l'utilisateur et sont rarement interactives.De plus, il s'agit souvent pour l'utilisateur de trouver des valeurs pour leurs nombreux paramètres en effectuant des séries d'essais et d'erreurs jusqu'à l'obtention d'un résultat satisfaisant, ce qui est long et fastidieu.L'objectif de cette thèse est de combiner la puissance créatrice de la génération procédurale avec un contrôle utilisateur intuitif afin de proposer de nouvelles méthodes interactives et intuitives de modélisation de mondes virtuels.Nous proposons plusieurs méthodes combinant génération procédurale et contrôle intuitif, en accentuant graduellement leur aspect interactif. Ainsi, nous présentons :- une méthode de génération procédurale de villages sur des terrains accidentés, dont les éléments sont soumis à de fortes contraintes de l'environnement,- une méthode interactive de modélisation de cascades, basée sur un contrôle utilisateur fin et la génération automatisée d'un contenu cohérent en regard de l'hydrologie et du terrain,- une méthode d'édition de terrains par croquis, où les éléments caractéristiques du terrain sont analysés et déformés pour correspondre aux lignes de crêtes tracées par l'utilisateur,- une méthode de peinture de mondes virtuels, où des techniques de synthèse d'éléments vectoriels sont utilisées pour automatiser la déformation et l'édition de la scène tout en préservant sa cohérence.

The complexity of virtual worlds is increasing and conventional modeling techniques are struggling to meet the constraints and amount of time required for the production of such scenes.Procedural generation techniques allow automated virtual worlds creation using algorithms, but are often non-intuitive and therefore reserved to experimented artists.Indeed, these methods offer few controls to users and are rarely interactive.Moreover, the user often needs to find values of several parameters by performing a series of trial and error, until obtaining a satisfactory result, which is a long and tedious task.The objective of this thesis is to combine the power of procedural modeling with intuitive user control to propose intuitive and interactive methods for modeling virtual worlds.We propose several methods combining procedural modeling and intuitive control, gradually increasing their interactive aspect.Thus we present:- a technique for procedural modeling of villages over arbitrary terrains, whose elements are subject to strong environmental constraints,- an interactive technique for procedural modeling of waterfall sceneries, based on an intuitive user control and the automated generation of a consistent content, in regard of hydrology and terrain constraints,- an sketch-based technique for editing terrains, where terrain features are extracted and deformed to fit the user sketches,- an interactive method for virtual world painting, where example-based synthesis of vectorial elements methods are used to automate deformation and editing of the scene while maintaining its consistency.