Modèles de rivières animées pour l'exploration intéractive de paysages
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Dans cette thèse, nous avons proposé un modèle multi-échelle pour l'animation de rivière. Nous avons présenté un nouveau modèle pour chaque échelle. A l'échelle macro, nous avons proposé une méthode procédurale permettant de générer une rivière réaliste à la volée. A l'échelle méso nous avons amélioré un modèle phénoménologique basé sur une représentation vectorielle des ondes de choc près des obstacles, et proposé une methode pour la reconstruction adaptative de la surface de l'eau. A l'échelle micro, nous avons présenté une méthode adaptative pour texturer des surfaces de grande étendue avec des performances indépendantes de la scène. Nous avons également propos é une méthode d'advection de texture. Ces deux modèles reposent sur notre schéma d'échantillonnage adaptatif. En combinant ces modèles, nous avons pu animer des rivières de taille mondiale en temps réel, tout en étant contr?olable. Les performances de notre système sont indépendantes de la scène. La vitesse procédurale et l'échantillonage en espace écran permettent à notre système de fonctionner sur des domaines illimités. Les utilisateurs peuvent observer la rivière de très près ou de très loin à tout moment. Des vagues très détaillées peuvent être affichées. Les différents parties des rivières sont continues dans l'espace et dans le temps, même lors de l'exploration ou de l'édition de la rivière par un utilisateur. Cela signifie que l'utilisateur peut éditer les lits des rivières ou ajouter des îles à la volée sans interrompre l'animation. La vitesse de la rivière change dès que l'utilisateur en édite les caractéristiques, et l'utilisateur peut auss modifier son apparence avec des textures.
Abstract FR:
Rivers are ubiquitous in nature, and thus are an important component of the visual simulation of nature scenes. In nature, rivers are dynamic, therefore animation of rivers is necessary in these visual simulation applications. However, animation of rivers is a challenging problem. It incorporates multi-scale surface details and flow motion, and many phenomena involved have complex underlying physical causes. River animation is particular difficult in emerging interactive applications like Google Earth or games, which allow users to explore a very large scene and observe rivers at a very small scale or a very large scale at any moment. Controlling the design of water simulations is another hard problem. The goal of this dissertation is to achieve real-time, scalable, and controllable river animation with a detailed and space-time continuous appearance. To achieve this goal, we break down the river animation problem into macro-, meso-, and micro-scale subproblems from coarse to fine. We propose appropriate models for each scale that capture relevant surface details and fluid motion. In the macro-scale, we propose a procedural method that can compute velocities of rivers with curved banks, branchings and islands on the fly. In themeso-scale, we propose an improved featured-based simulationmethod to generate the crests of the quasi-stationary waves that obstaclesmake. We also propose a method for constructing an adaptive and feature-aligned water surface according to the given wave crests. In the micro-scale, we propose the use of wave sprites, a sprite-based texture model, to represent advected details with stationary spectrum properties on flow surfaces. Armed with wave sprites and a dynamic adaptive sampling scheme, we can texture the surface of a very large or even unbounded river with scene-independent performance. In addition, we propose a Lagrangian texture advection method that has other applications beyond river animation. We demonstrate that combining our models in three scales helps us incorporate visually convincing animated rivers into a very large terrain in real-time interactive applications.