Soutenance mémoire
Depuis bien longtemps, l’image 3D occupait déjà une place dans la vie des hommes. 3D ou trois dimensions est le nouveau nom donné à ce qu’on appelait dessin ou sculpture apparu durant la renaissance. Grâce à l’évolution de la technologie et l’apparition des machines puissantes pour traiter les images, les informaticiens n’ont cessé de faire des recherches pour pouvoir reproduire ce qu’ils voyaient en images 3D. En ce moment, plusieurs domaines dans la société utilisent 3D pour la création de simulateurs afin de rapprocher la vue réelle de la vue numérique. Parmi ces domaines se trouvent la médecine, l’astronomie, la cartographie, sans oublié le cinéma dans lequel la 3D domine. Dans plusieurs pays, l’incendie de forêts reste l’une des catastrophes qui provoque toujours des énormes dégâts. Ses impacts environnementaux obligent les pays concernés à fournir d’intenses efforts tant au niveau préventif ou extinctif. Ainsi, élaborer des outils d’aides à la décision pour lutter contre ce fléau est un défi majeur. C’est dans cette optique qu’apparaisse l’idée de créer un logiciel de simulation pour voir la propagation du feu dans une forêt d’où l’intitulé de ce mémoire qui est : « Modélisation de propagation du feu».
DEFINITIONS
Qu’est-ce qu’une image ?
Une image est une représentation d’une personne ou d’un objet par la peinture, la sculpture, le dessin, la photographie, le film, etc. C’est aussi l’ensemble structuré d’informations qui, après affichage, a une signification pour l’œil humain.
Image numérique
Une image numérique désigne toute image acquise, créée, traitée et stocké sous forme binaire :
– acquise par des convertisseurs analogique numérique situés dans des dispositifs comme les scanners, les appareils photos ou les caméscopes numériques, les cartes d’acquisition vidéo ;
– créée directement par des programmes informatiques, grâce à une souris, des tablettes graphiques ou par de la modélisation 3D ;
– traitée grâce à des outils informatiques, de façon à transformer, à en modifier la taille, les couleurs, d’y ajouter ou d’en supprimer des éléments, d’y appliquer des filtres variés ;
– stockée sur un support informatique : CD, DVD, clé USB ou disque dur.
L’unité de base qui permet de mesurer la définition d’une image numérique est le pixel. Le mot pixel provient de la locution anglaise « picture element ». Il est le composant élémentaire d’une image. La résolution d’une image est définie par un nombre de pixels par unité de longueur de la structuré à minimiser. Plus le nombre de pixels par unité de longueur est élevé, plus la résolution est élevée et meilleure est la restitution.
Imagerie 3D
3D étant l’abréviation de tridimensionnel, une image en 3D est une image représentée dans un plan en trois dimensions dont les axes sont :
x pour la largeur
y pour la hauteur
z pour la profondeur
L’imagerie 3D est l’ensemble des technologies permettant l’acquisition, la modélisation, la visualisation et l’exploitation des données décrivant la géométrie des objets. Les données de l’imagerie 3D peuvent décrire : la surface des objets ou structure externe leur volume ou structure interne
Animation 3D
L’animation est une technique de manifestation en volume dans un monde virtuel. La mise en œuvre d’une animation 3D nécessite une bonne maîtrise de multiples procédés. L’illusion se façonne autour de la création d’un univers et de personnages à la fois surprenants et d’une réalité presque palpable. Limiter l’univers de la 3D à une vision simpliste serait une erreur car les ordinateurs et les logiciels sont devenus très puissant. Ce fait a permis au formidable génie humain d’accéder à un rêve: donner la vie a une matière technologique plutôt abstraite au départ, et à mettre en place des histoires sans limitation pour l’imagination. A l’heure actuelle, l’animation 3D est présent dans plusieurs domaines tels que : les jeux vidéo, le cinéma, la publicité, la médecine, etc.
POURQUOI UTILISER L’IMAGERIE 3D ?
Dans la plupart des applications, tous les modes de représentation et les techniques de conception basés sur la 3D servent à fournir une compréhension accrue d’un modèle comportant en réalité les trois dimensions. Leur but principal est de rendre l’environnement de travail plus réaliste et visuel. Le but de l’utilisation de l’imagerie 3D dans les films est de créer un maximum d’émotions chez le spectateur en le plongeant directement dans une action irréelle ou difficile à mettre en œuvre par la présence des effets spéciaux physiques ou mécaniques. En astronomie, l’imagerie 3D permet de suivre le mouvement des astres ou tout simplement d’obtenir une carte animée du ciel vue d’un point quelconque du temps et de l’espace. L’utilisation de la 3D en médecine est encore plus récente. Le résultat d’examens obtenu à partir du scanner peut être présenté en 3D pour en faciliter la compréhension. Le médecin peut également réaliser une visite virtuelle de l’organe étudié. L’imagerie 3D est aussi servie en cartographie pour représenter les informations relevées par les satellites ou par les topographes sur le terrain.
METHODES D’OBTENTION D’UNE IMAGE 3D
Il y a 2 grandes façons d’obtenir une image 3D : la synthèse d’image et la stéréovision.
La synthèse d’image
Historique
En 1475, Piero Della Francesca réalisa une peinture en perspective. A cette époque, le dessin fut encore dénommé image tridimensionnelle et la perspective était obtenue par des méthodes graphiques dérivées directement de la géométrie projective.
Les images de synthèse ont débuté au début des années 1950 aux États-Unis, et étaient réservées à la recherche universitaire. On construisit un système composé d’un tube cathodique et d’un crayon optique, d’après une idée de Ivan Sutherland, du Massachusetts Institute of Technology, puis en 1961 on ajouta sur l’écran une croix pour indiquer la position du crayon optique [3]. En 1975 fut créée une des plus célèbres images de l’infographie, la théière, devenue depuis un objet classique de test pour les applications 3D .
Jusqu’aux années 1980, minime sont les personnes qui se plongent dans le domaine de la synthèse d’image 3D à cause des coûts matériels. Mais c’était l’apparition des ordinateurs personnels, à partir de 1981, qui a démocratisé l’utilisation de la 3D pour l’étude. L’année 1990 fut marqué par l’arrivé des matériels informatiques puissants permettant le temps réel, comme des cartes 3D. Ce qui a entrainé un essor important de l’image de synthèse et de la 3D. Depuis, l’accélération de ce dernier est partie intégrante des matériels informatiques.
Définition
La synthèse d’image 3D, appelée aussi l’infographie 3D est un ensemble de techniques notamment issues de la C.A.O qui permet la représentation d’objets en perspective sur un moniteur d’ordinateur [3].
Techniques de la synthèse d’image
La synthèse d’image 3D se décompose essentiellement en deux étapes :
La modélisation, où on peut modéliser ce que l’on veut réaliser ou représenter.
Le rendu, où on effectue la visualisation de ce qu’on a modélisé.
Modélisation
La modélisation tridimensionnelle est l’étape en infographie tridimensionnelle qui consiste à créer, dans un logiciel de modélisation 3D, un objet en trois dimensions, par ajout, soustraction et modifications de ses constituants [4]. Il existe plusieurs logiciels spécialisés destinés à la modélisation 3D comme 3ds Max, Cinéma 4D, Blender, Maya. Il existe 4 différentes techniques de modélisation qui sont : la modélisation polygonale, la modélisation par courbe, la modélisation par subdivision de surface et la modélisation par géométrie.
Modélisation polygonale
La modélisation polygonale est une modélisation où le modèle est assimilé à un polyèdre composé de sommets, d’arêtes et de faces. Le principe ce type de modélisation est de prendre une primitive standard au début, puis de transformer cette primitive en polygone éditable afin d’obtenir la forme 3D désirée.
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I : GENERALITES SUR L’IMAGERIE 3D
1. Définitions
1.1. Qu’est-ce qu’une image ?
1.2. Image numérique
1.3. Imagerie 3D
1.4. Animation 3D
2. Pourquoi utiliser l’imagerie 3D ?
3. Méthodes d’obtention d’une image 3D
3.1. La synthèse d’image
3.1.1. Historique
3.1.2. Définition
3.1.3. Techniques de la synthèse d’image
a) Modélisation
i. Modélisation polygonale
ii. Modélisation par courbe
iii. Modélisation par subdivision de surface
iv. Subdivision géométrique
b) Rendu en temps réel
i. Couleur
ii. Texture
iii. Eclairage
iv. Caméra
3.2. La stéréovision
4. Les différents types d’image 3D
5. Conclusion
Chapitre II : THEORIE SUR LA PROPAGATION DU FEU
1. Définitions
1.1. Qu’est-ce que la pyrotechnie ?
1.2. Le feu
1.3. Qu’appelle-t-on incendie ?
2. La combustion
2.1. Définition
2.2. Le triangle du feu
2.3. Les différents types de combustion
3. Mécanisme du feu
3.1. Les types de feux
3.1.1. Les feux secs
3.1.2. Les feux gras
3.1.3. Les feux de gaz
3.1.4. Les feux de métaux
3.1.5. Les hors qualifications
3.2. Comportement au feu des matériaux
3.2.1. Résistance au feu
3.2.2. Réaction au feu
4. Propagation du feu
4.1. Front de feu
4.2. Modes de propagation du feu
4.2.1. Par transfert de chaleur
a) Par rayonnement
b) Par conduction
c) Par convection
4.2.2. Par déplacement de substances en combustion
a) Les solides
b) Les liquides
c) Les gaz
4.3. Equations de propagation du feu sur un matériau solide
5. Conclusion
Chapitre III : FiFoSi
1. Les outils de simulation
2. Modélisation des éléments constitutifs de la forêt
3. Réalisation de la particule feu
4. Comportement de la particule feu
5. Présentation de FiFoSi
5.1. Configuration matérielle et logicielle
5.2. Présentation de FiFoSi
5.2.1. Le bouton Préférences
5.2.2. Le bouton Crédit
5.2.3. Le bouton Quitter
6. Simulation de l’incendie de forêt
7. Conclusion
CONCLUSION
