MODELISATION D’ENVIRONNEMENT VIRTUEL DE SALON D’EXPOSITION

INTRODUCTION

      La dénomination d’images 3D (Trois dimensions) est le nouveau nom donné à ce qu’on appelait dessin ou peinture en perspective apparu durant la Renaissance. L’image 3D a donc déjà occupé une place dans la vie des êtres humains depuis bien longtemps. Grâce à l’évolution technologique et l’apparition des ordinateurs, les informaticiens n’ont cessé de chercher un moyen de reproduire ce qu’ils voyaient en images 3D. Ils les ont utilisées dans tous les domaines possibles et imaginables mais elles sont surtout célèbres dans le monde du septième art. Mis à part le cinéma, les images 3D ont aussi leurs places dans d’autres domaines beaucoup plus utiles à la société. Parmi ces domaines se trouvent la médecine où les images 3D permettent de simuler le développement des cancers, ou permettent aussi aux jeunes internes de s’habituer à leurs futurs métiers. Les images 3D sont aussi utilisées pour la création de simulateurs comme les simulateurs de vol, de conduite ou aussi des simulateurs de Tsunami. De nos jours, l’ordinateur est un outil omniprésent, il peut être utilisé aussi bien par les particuliers que dans les entreprises. Les logiciels utilisés pour rendre une tache moins fatidique sont très nombreux et les logiciels de simulation de réalité virtuelle sont en pleine expansion. C’est dans cette optique qu’est née l’idée de créer un salon de l’étudiant virtuel avec des agents virtuels munis de comportements réactifs. D’où l’intitulé de ce mémoire qui est : «Modélisation d’environnement virtuel de salon d’exposition ». Le travail sera donc divisés en trois parties, la première partie expliquera les généralités de l’imagerie 3D, ensuite dans la deuxième partie, nous entrerons plus en détails sur la modélisation et le rendu. Et c’est à la troisième et dernière partie que le logiciel réalisé sera présenté. A la fin, ces travaux feront l’objet de quelques conclusions.

Animation 3D

       L’animation 3D est une technique d’animation numérique équivalente à l’animation en volume dans un monde virtuel. Les animations 3D sont des œuvres artistiques complexes qui dépendent de la 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. Derrière la puissance des ordinateurs et des logiciels, le génie humain a permis 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.

3D temps réel

       La 3D temps réel est utilisée dans les jeux vidéo, mais a également de nombreuses autres applications : visualisation architecturale, visualisation médicale, simulations diverses, économiseurs d’écran. Le but à cette sorte de 3D est d’obtenir la meilleure qualité d’image possible tout en conservant une animation fluide, ce qui demande d’optimiser au mieux les calculs d’affichage. Afin de ne pas surcharger le microprocesseur d’un ordinateur les cartes graphiques externes ont été créées et aujourd’hui, elles intègrent pour la très grande majorité des fonctions d’accélération 3D. L’utilisation de processeurs dédiés au calcul de la 3D créa la nécessité de définir des API (Application Programming Interface) standard, permettant aux développeurs de facilement accéder aux fonctions accélérées et aux constructeurs de les inclure dans les processeurs. Les deux API 3D les plus répandues sont OpenGL et Direct3D (composant DirectX).

Modélisation par subdivision de surface

a. Définition : Dans le domaine de la CAO et des mathématiques, les surfaces de subdivision sont une façon de créer des surfaces lisses développant de plus en plus maillage linéaire par morceaux. La surface lisse finale, peut être calculée comme la limite du procédé itératif de subdivision de chaque face polygonale en un sous-ensemble de faces approchant mieux la surface lisse finale. Les surfaces de subdivision ont remplacé les NURBS dans les procédés privilégiés de modélisation de personnages et dans la création de la géométrie des décors dans les effets visuels de l’industrie cinématographiques.
b. Principe : Les procédés de subdivision sont par nature des algorithmes récursifs. La méthode débute à partir d’un maillage (ou mesh) donné. Un schéma de subdivision est alors appliqué à ce maillage. Ce procédé agit sur le maillage en la subdivisant, pour créer de nouveaux points et de nouvelles faces. Les positions des nouveaux points sont calculées à partir de celles des anciens points les plus proches. Dans certains schémas, les positions des anciens points sont aussi remises à jour à partir des nouveaux points. Ce procédé produit un nouveau maillage contenant bien plus de faces polygonales que l’ancien maillage. Le nouveau maillage peut alors servir comme données d’entrée au schéma de subdivision, afin de le raffiner encore plus. Cette méthode regroupe un peu des deux méthodes classiques (polygonale et NURBS). Elle consiste à accélérer le processus grâce à la subdivision automatique d’une partie de la surface. Ceci permet d’ajouter des détails à certains endroits uniquement, sans se soucier du nombre de faces comprises sur la globalité de l’objet.
c. Illustration : Les objets primitifs utilisés sont les mêmes que pour la modélisation polygonale. La figure 2.8 montre les 3 objets dont un ballon de foot, une chaise et un pion après la modélisation par subdivision de surface. La surface du ballon est lisse, les bords de la chaise sont arrondis et un contour assez anguleux se remarque entre la partie haute et basse du pion.

CONCLUSION

      L’imagerie 3D est un domaine très vaste et est utilisée dans de très nombreux domaines. L’obtention d’une image 3D se fait soit par synthèse d’image soit par stéréovision selon les objectifs recherchés. La synthèse d’image est la méthode utilisée surtout dans le domaine de la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) et les simulateurs 3D. La synthèse d’image est structurée en 2 parties la modélisation 3D et le rendu, plusieurs techniques de modélisation existent comme par exemple la modélisation polygonale ou la modélisation par subdivision de surface. Une technique est préférable par rapport à une autre selon le type d’objet à modéliser cependant un meilleur résultat peut nécessiter une combinaison de deux ou plusieurs techniques. L’étape de rendu, qui consiste à convertir l’objet 3D modélisé en image 2D avec application d’éclairage sur l’image, est cruciale pour obtenir un environnement réaliste. Le logiciel STUFS est un logiciel simulant la visite d’un salon de l’étudiant concernant la formation licence pour la mention électronique. STUFS exploite la technologie d’imagerie 3D ainsi que la modélisation comportementale afin de créer un environnement le plus réaliste possible. Les différents agents, permettant des interactions utilisateurs – logiciel, intègrent certaines réactions humaines. L’objectif principal de STUFS est de pouvoir renseigner l’utilisateur, mais on pourrait envisager d’y ajouter des fonctionnalités afin d’orienter l’utilisateur dans ses choix. L’augmentation des parcours présentés dans STUFS permettrait d’étendre les fonctionnalités du logiciel. Il est aussi envisageable d’implémenter STUFS sur le web pour y accéder en ligne.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : GENERALITES SUR L’IMAGERIE 3D
I.1. Définition
I.1.1. Une image
a. Pixel
b. Caractéristiques d’une image
I.1.2. Imagerie 3D
I.1.3. Animation 3D
I.2. Comment obtenir une image 3D
I.2.1. La synthèse d’image
a. Modélisation 3D
b. Le rendu
I.2.1. La stéréovision
I.3. Les type d’images 3D
III.3.1. 3D temps réel
III.3.2. 3D précalculée
III.3.3. 3D hybride
I.4. Conclusion
CHAPITRE II : MODELISATION ET RENDU
II.1. Les différentes techniques de modélisation
II.1.1. Modélisation polygonale
a. Définition
b. Principe
c. Illustration
II.1.2. Modélisation par NURBS
a. Définition
b. Principe
c. Illustration
II.1.3. Modélisation par subdivision de surface
a. Définition
b. Principe
c. Illustration
II.1.4. Modélisation par géométrie
a. Définition
b. Principe
c. Illustration
II.2. Le rendu
II.2.1. Définition
II.2.2. Physique de la lumière
II .2.3. Les algorithmes de rendu et moteur de rendu 3d
a. Les algorithmes de rendu
b. Moteur de rendu 3D
II.3. Conclusion
CHAPITRE III : STUFS
III.1. Modélisation des éléments constitutifs du salon
III.1.1. Modélisation des éléments mobiles
III.1.2. Modélisation des éléments figés
III.2. Comportements des agents
III.2.1. L’agent d’accueil
III.2.2. Les agents de discussion
III.2.3. Les agents figurants
III.2.4. Interaction avec la base de données
III.3. Présentation du logiciel STUFS
III.3.1. Configuration matérielle et logiciel
III.3.2. Présentation de STUFS
a. Début de la visite
b. Interactions aux stands
III.4. Conclusion
CONCLUSION

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