AFIG 2014 – Sessions

Mercredi 26 novembre

  • 11:00-12:00 – Session B1 – Terrains et scènes complexes

    Philippe Meseure

    Extraction temps réel d'isosurfaces adaptatives sur GPU

    Hélène Perrier, Jonathan Dupuy, Jean-Claude Iehl, Jean-Philippe Farugia

    Nous présentons une chaîne de traitement capable de construire des maillages surfaciques adaptatifs à partir de données volumiques en parallèle. Pour ce faire, nous combinons un octree linéaire restreint et l’algorithme Transvoxel. Afin de garantir la restriction de l’octree, nous employons un critère de niveau de détail analytique capable de controler la densité de polygones par pixel à l’écran dûe à la scène volumique. Grâce à la nature parallèle de notre chaîne de traitement, nous réalisons une implantation intégralement sur GPU, profitant ainsi de l’accélération matérielle pour visualiser en temps réel des scènes volumiques complexes et ce, sans crénelage de visibilité.

    Niveau de Détails, Marching Cubes, Transvoxels, Octree linéaire, GPU, Temps réel

    Modélisation de terrains par primitives

    Jean-David Génevaux, François Grosbellet, Eric Galin, Adrien Peytavie, Eric Guérin, Cyril Briquet, Bedrich Benes

    Nous proposons un modèle de terrain hiérarchique et compact permettant de représenter des scènes complexes. Ce modèle de représentation s’inspire des surfaces implicites à squelettes et définit une fonction d’élévation sous la forme d’un arbre de construction. Les feuilles sont des primitives décrivant des morceaux de terrains à différentes échelles (montagnes, fleuves, …) et les noeuds internes sont des opérateurs de combinaison. L’élévation d’un point est calculée en traversant la structure d’arbre et en combinant les contributions de chaque primitive. La définition des feuilles et des opérateurs garantit que la fonction d’élévation résultante est Lipschitzienne, ce qui permet d’accélérer les calculs de visualisation en utilisant un algorithme de sphere tracing.

    modélisation de terrains, phénomènes naturels, modélisation procédurale, surface implicite

  • 14:20-15:40 – Session B2 – Modélisation, règles et sémantique

    Éric Galin

    Modélisation de fruits et de leur structure interne à l'aide de 3G-Cartes L-Systèmes

    Evans Bohl, Olivier Terraz, Djamchid Ghazanfarpour

    La modélisation d’un fruit à l’aide d’un logiciel de modélisation 3D peut être une tâche relativement compliquée. De plus, lorsqu’il s’agit de modéliser une très grande variété de fruits d’une même espèce, la modélisation de chacun des fruits à l’aide d’un modeleur 3D est une solution qui n’est pas du tout adaptée au problème. Cet article présente une méthode originale pour la modélisation ad hoc d’une large variété de fruits d’une même espèce en n’utilisant qu’une seule grammaire formelle. Les fruits sont modélisés à l’aide de grammaires paramétriques de 3G-cartes L-systèmes qui décrivent leur forme et leur structure à l’aide de variables et de fonctions mathématiques. L’une des principales applications futures de cette méthode sera l’injection d’une base de données de modèles de fruits dans un système expert dans le but de l’entrainer à trier des fruits afin de contrôler leur qualité commerciale avant leur vente.

    Fruits, L-systèmes, 3G-cartes, Modélisation Procédurale

    Géodésiques sémantiques pour la description et la labélisation automatique de parties

    Vincent Léon, Nicolas Bonneel, Guillaume Lavoué, Jean-Philippe Vandeborre

    Les applications qui reposent sur une base de modèles 3D n’utilisent généralement pas les données 3D brutes mais plutôt des méta-données obtenues manuellement ou automatiquement et qui résument le contenu de la base. Ces méta-données peuvent être des descripteurs purement géométriques, mais qui peuvent aussi porter un sens sémantique. Le plus souvent, l’information sémantique est basée sur une décomposition du modèle, obtenue par segmentation, où un label est assigné à chaque segment de manière automatique ou manuelle. Nous proposons ici un descripteur à la fois géométrique et sémantique qui n’est pas uniforme sur un segment, mais qui définit la sémantique à la surface du modèle comme un ensemble de distances géodésiques avec des points d’ancrage de sémantique connue. Ce descripteur encode ainsi naturellement les relations topologiques entre les différents labels. Nous proposons ensuite une application de ce descripteur à la labelisation automatique de segments.

    indexation 3D, labélisation, sémantique

    Reconstruction polynomiale par morceaux de fonctions à partir de complexes de Morse-Smale simplifiés

    Léo Allemand-Giorgis, Georges-Pierre Bonneau, Stefanie Hahmann

    Le complexe de Morse-Smale est un objet mathématique étudié notamment dans le domaine de la Visualisation car il permet de simplifier des fonctions scalaires définies sur R^2 tout en préservant les points critiques les plus importants de la fonction étudiée et les liens entre ceux-ci. De nombreux articles se sont intéressés au calcul de celui-ci à partir d’une fonction initiale, mais on peut trouver en moins grand nombre des articles traitant de la construction d’une fonction qui serait conforme à un complexe de Morse-Smale donné. Dans cet article, nous proposons un algorithme de reconstruction de fonction à partir d’un complexe de Morse-Smale simplifié, utilisant des résultats en Modélisation Géométrique tels que les surfaces de Bézier triangulaires.

    Complexe de Morse-Smale, Visualisation, Modélisation Géométrique, topologie, surfaces de Bézier, points critiques, monotonie

    « Mission SIGGRAPH »

    Adrien Peytavie

  • 16:00-17:40 – Session B3 – Éclairage, images et rendu temps réel

    Kadi Bouatouch

    Contrôle artistique par édition de la propagation des rayons en photon mapping

    Thomas Subileau, David Vanderhaeghe, Mathias Paulin

    Le rendu produisant des effets d’éclairement global est devenu un standard pour la synthèse d’image de haute qualité. Néanmoins, les graphistes ne peuvent éditer et contrôler l’apparence de ces images générées informatiquement qu’au prix d’un travail long et fastidieux. Nous proposons une approche d’édition qui donne un contrôle précis sur le rendu final, sans modifier les paramètres de la scène 3D. À partir de l’identification d’un effet lumineux à éditer, l’approche consiste à sélectionner des chemins de transport lumineux et de les transformer suivant des opérations définies par le graphiste. Nous montrons la large gamme d’éditions que notre approche permet sur divers effets lumineux, allant des variations basses fréquences de diffusion indirecte de couleur, jusqu’aux variations hautes fréquences typiques des caustiques.

    informatique graphique, controle utilisateur, rendu expressif, lancer de photon

    Génération de séquences d’images multivues HDR : vers la vidéo HDR

    Raissel Ramirez Orozco, Céline Loscos, Ignacio Martin, Alessandro Artusi

    La génération d’images  » high-dynamic range  » (HDR) des scènes statiques en combinant plusieurs images  » low
    dynamic range  » (LDR) est une procédure maintenant acceptée. Pourtant, la recherche sur la création et la manipulation
    de contenu vidéo HDR 3D est très active car c’est encore un problème non résolu. Ce travail analyse les
    avancées récentes en imagerie 3D-HDR et propose une méthode pour construire des séquences 3D HDR à partir
    de données LDR acquises par une caméra multivue. Notre méthode est basée sur un algorithme basé « patch »
    (zones) adapté pour s’appuyer sur les contraintes épipolaires des caméras multivues pour obtenir l’alignement
    des pixels nécessaire à la génération d’images HDR. Elle ne s’appuie pas sur l’alignement stéréo traditionnel
    basé disparité et n’a pas non plus besoin d’une calibration géométrique exacte des objectifs des caméras. Pour
    des données d’entrée de 8 images LDR acquises par un équipement dédié, nos résultats expérimentaux produisent
    un alignement suffisant pour la génération de 8 images HDR, sur lesquels un algorithme de tone mapping peut
    être appliqué pour une sortie sur un écran autostéréoscopique.

    images à gamme d’intensités étendue (HDR), appariement des images

    Lancer de rayon dans un octree - Utilisation de la connectivité via les coordonnées de Plücker

    Régis Portalez, Florent Duguet

    L’essentiel du temps de calcul des systèmes de tracé de rayons est passé dans la recherche d’intersections. Aussi, les évolutions des architectures matérielles ont bousculé les paradigmes de calcul avec une évolution de la puissance calculatoire bien plus rapide que l’évolution de la bande passante mémoire.
    Nous proposons ici un algorithme de traversée d’arbre (octree augmenté de quadtrees) alliant les bénéfices de l’arbre et ceux de la grille régulière. Celui-ci est basé sur l’utilisation de la connectivité entre les feuilles de l’arbre. Via les coordonnées de Plücker, il est possible de l’implémenter d’une façon qui satisfasse aux nouvelles métriques de performance des derniers processeurs et accélérateurs.

    raytracing; octree; connectivité; plucker;

    Visualisation temps réel de nuages de points 3D structurés linéairement

    Hassan Bouchiba, François Goulette, Jean-Emmanuel Deschaud

    Devant la quantité importante de données acquises via les différentes techniques de scan 3D la visualisation en temps-réel des nuages de points représente un réel défi. Cet article présente une technique de structuration linéaire de nuages de points 3D acquis en milieu urbain. Cette structure de données permet de réaliser un affichage à différents niveaux de détail, avec un coût de prétraitement minimal. Cet article présente également quelques techniques de rendu de nuages de points dans l’espace image.

    Structuration, Nuages de Points, Espace Image

Jeudi 27 novembre

  • 9:00-9:45 – Session B4 – Animation de personnages

    Loïc Barthe

    Une ligne d’action dynamique pour l’animation expressive de personnages 3D

    Martin Guay, Rémi Ronfard, Michael Gleicher, Marie-Paule Cani

    Nous proposons une nouvelle abstraction du mouvement—la ligne d’action dynamique (LOAD)—qui facilite l’animation expressive de personnages 3D. Notre ligne dynamique permet à l’utilisateur de se concentrer directement sur le mouvement 2D perçu, ainsi que sur sa lecture ou lisibilité. A partir de traits 2D dessinés par l’utilisateur, qui capturent l’essence du mouvement au cours du temps, notre méthode génère une ligne 2D animée, la LOAD, grâce à une interpolation spécialisée. Le mouvement d’un personnage 3D associé est alors construit à partir de cette LOAD, tout en tenant compte des transitions possibles entre les différentes parties du corps contraintes par la ligne au cours du temps. Nous illustrons cette méthode par la création de mouvements stylisées type dessin animé, ainsi que par des mouvements de gymnastique et de danse.

    Animation de personnages, animation par croquis, ligne d’action, animation expressive.

    Reconstruction 4D de maillages d'acteurs par suivi pseudo-rigide

    Ludovic Blache, Céline Loscos, Laurent Lucas, Mathieu Desbrun

    Nous présentons dans cet article une méthode de reconstruction spatio-temporelle de maillages à partir de séquences de volumes. Les studios de tournages utilisent de plus en plus de systèmes de capture pour modéliser des acteurs en 3D. Les technologies de reconstruction multi-vues utilisent un ensemble de caméras pour générer une séquence d’enveloppes visuelles via les silhouettes des prises de vues. Cependant, ces séquences manquent de cohérence temporelle car chaque pose est modélisée indépendamment des autres, ce qui rend difficile leur traitement par les outils de post-production habituels. Nous proposons une méthode de suivi automatique pour convertir une séquence de volumes reconstruits en un unique maillage animé. Un maillage de référence est déformé de manière globale par une transformation pseudo-rigide préservant les détails et guidée par un flot de mouvements estimé à partir de deux poses consécutives. Une étape d’optimisation locale permet d’ajuster la surface du modèle avec l’enveloppe visuelle afin d’obtenir une animation robuste de maillage 4D.

    Maillage dynamique, flot de mouvements, modélisation, appariement de voxels, déformation ARAP.

  • 9:45-11:00 – Session B5 – Maillage 3D et compression

    Damien Rohmer

    Saillance visuelle des maillages 3D par patchs locaux adaptatifs

    Anass Nouri, Christophe Charrier, Olivier Lezoray

    La surface d’un objet 3D représenté par un maillage comprend à la fois des régions qui attirent fortement l’attention visuelle de l’observateur humain et des régions qui l’attirent peu ou prou. Cette attention est souvent
    corrélée avec le degré de saillance délivré par ces régions. Nous présentons dans cet article une nouvelle approche pour déterminer les régions saillantes sur la surface d’un maillage 3D. A cet effet, nous définissons un descripteur local basé sur des patchs locaux de taille adaptative remplis par un champ local des hauteurs de projection. La saillance d’un nœud du maillage 3D est alors définie par son degré calculé à partir des poids des arêtes représentant la similarité entre les patchs. Notre approche est comparée à l’état de l’art, et présente de meilleurs résultats. L’influence des paramètres sur le rendu de la saillance est également analysée dans cet article.

    Sailance, Maillage 3D, Graphes, Patchs.

    Triangles 3D sur une cyclide de Dupin cubique

    Lionel Garnier, Dominique Michelucci, Jean-Marc Cane

    Sur un tore à collier ou une cyclide de Dupin quartique en anneau, il existe deux types de cercles : les méridiens et les parallèles d’une part qui sont des lignes de courbure et les cercles d’Yvon-Villarceau. En utilisant des arcs d’un méridien, d’un parallèle et d’un cercle d’Yvon-Villarceau, il est possible de construire des triangles rectangles 3D sur les deux surfaces précitées.
    Dans cet article, nous allons, sur une cyclide de Dupin cubique en anneau, obtenir les équations des cercles d’Yvon-Villarceau puis donner un algorithme permettant de construire des triangles ayant pour côtés deux arcs de cercles d’Yvon-Villarceau et un cercle de courbure (ce que nous ne savons pas faire actuellement pour les cyclides de Dupin quartiques). De plus, par inversion, ce nouveau type de triangle 3D peut être construit sur
    un tore à collier ou une cyclide de Dupin quartique en anneau.

    cercles d’Yvon-Villarceau, cyclides de Dupin, triangle 3D, inversion.

    Compression progressive générique de maillages surfaciques

    Florian Caillaud, Guillaume Lavoué, Vincent Vidal, Florent Dupont

    Cet article présente une méthode de compression progressive générique applicable à tous maillages surfaciques (2-variétés, non-variétés et/ou polygonaux). L’approche proposée est une adaptation des travaux de Hoppe et de Popović et Hoppe. Deux contributions majeures sont apportées : (1) la définition d’opérateurs de contraction d’arêtes et d’expansion de sommets traitant, de façon générique, des configurations topologiques localement 2-variétés, non-variétés et/ou polygonales, et permettant ainsi de simplifier puis de raffiner un maillage surfacique, quelle que soit sa connectivité ; (2) la mise en place d’une stratégie de regroupement des contractions augmentant la granularité de la décimation afin d’améliorer le taux de compression de la connectivité du maillage.

    compression progressive, maillage surfacique, simplification, raffinement, modèle multirésolution

  • 14:00-15:40 – Session B6 – Numérisation, simulation et création

    Jean-Philippe Farrugia

    Génération numérique d’hologrammes : état de l’art

    Antonin Gilles, Patrick Gioia, Rémi Cozot, Luce Morin

    Cet article présente un état de l’art de la génération numérique d’hologrammes. Les méthodes présentées permettent de générer l’hologramme d’une scène synthétique ou réelle sans passer par le processus physique réel d’interférence entre deux ondes lumineuses. Les principales limitations liées à l’holographie conventionnelle : (1) la nécessité d’utiliser une source laser cohérente et (2) l’obligation d’avoir un système optique extrêmement stable peuvent ainsi être évitées.

    Holographie, Génération Numérique d’Hologrammes, Vidéo 3D, Laser

    e-Cathédrale : méthodologie de numérisation de la cathédrale d'Amiens et défis

    Guillaume Caron, Nathan Crombez, El Mustapha Mouaddib

    lasergrammétrie, photogrammétrie, colorisation

    HMM-Réalisateur : un modèle de Markov à états cachés pour la cinématographie virtuelle

    Billal Merabti, Marc Christie, Kadi Bouatouch

    Calculer automatiquement une séquence d’images cinématographiquement cohérente sur un ensemble d’actions qui se produisent dans un monde 3D est une tâche complexe.
    Elle nécessite non seulement le calcul des plans de caméra ( points de vue ) et les transitions appropriées entre ces plans (coupures), mais aussi la capacité d’encoder et de reproduire des éléments de style cinématographique.
    Les modèles proposés dans la littérature, fondés généralement sur des représentations à machines d’états finis (FSMs), fournissent des fonctionnalités limitées pour construire des séquences de plans et ne permettent pas d’effectuer d’importantes variations de style sur une même séquence d’actions.
    Dans cet article, nous proposons d’abord un modèle cinématographique expressif qui peut calculer des variations significatives en termes de style, avec la possibilité de contrôler la durée de prises de vue et la possibilité d’ajouter des contraintes spécifiques sur la séquence souhaitée.
    Le modèle est paramétré de manière à faciliter l’application de techniques d’apprentissage pour à reproduire des éléments de style extraits de films réel en utilisant une représentation à base de modèle de Markov caché du processus de montage.
    Le modèle proposé est à la fois plus général que les représentations existantes, et se révèle être plus expressif dans sa capacité à encoder précisément des éléments de style cinématographique.

    HMM, Film virtuel, style cinématographique

    Extraction de surface physiquement plausible de simulations de fluides par particules

    Florian Canezin, Gaël Guennebaud, Loïc Barthe

    Dans cet article nous présentons une nouvelle technique de reconstruction de surface à partir de données issues de simulations de fluide par systèmes de particules (e.g., SPH). En particulier, nous introduisons un graphe de connexité permettant d’éviter les mélanges indésirables et de produire une surface avec une topologie correcte. Dans un second temps, nous montrons comment exploiter ce graphe lors de la construction d’un champ de distance via un nouvelle méthode de mélange basée gradient. Au final, notre technique permet de générer des surfaces avec un comportement plausible que ce soit lors de la fusion de particules, ou bien de leur séparation.

    In this paper, we present a new surface reconstruction technique of particle based fluid simulations such as SPH. Firstly, we introduce a connectivity graph avoiding unwanted blends and allowing to produce surfaces with a correct topology. Secondly, we show how to exploit this information during the construction of a distance field via a new gradient based blending method. As a result, surfaces generated by our technique exhibit a plausible behavior when fluid portions merge or split.

    SPH, Reconstruction de surface, Mélange au contact, Graphe de connexité, groupe de particules

    « Meilleur Papier »

    Loïc Barthe

Vendredi 28 novembre

  • 11:00-11:45 – Session B7 – Exposé invité

    Jean-Christophe Gonzato

    Simulation de fluides en synthèse d’images : un état de l’art

    Emmanuelle Darles

  • 11:45-12:40 – Session B8 – Modeleurs et simulateurs

    David Cazier

    UnityMol : un outil pour la biologie intégrative

    Sébastien Doutreligne, Tristan Cragnolini, Samuela Pasquali, Philippe Derreumaux, Marc Baaden

    Un vaste défi de la biologie moderne est la disponibilité d’énormes quantités de données en provenance de sources variées. Les ordinateurs sont nécessaires pour stocker, analyser, explorer et représenter ces données afin d’en extraire des informations utiles. Avec UnityMol, nous poursuivons le but ambitieux de créer un laboratoire virtuel interactif pour visualiser des systèmes biomoléculaires, exécuter des simulations et interagir avec des modèles physiques et les données.

    Visualisation molécaire, simulation dynamique, réalité virtuelle

    JERBOA : un modeleur géométrique à base de règles de transformations de graphes

    Hakim Belhaouari, Agnès Arnould

    La topologie à montré son efficacité pour structurer les objets et leurs opérations de manipulation. En particulier, elle permet de définir des conditions de cohérence des objets et la préservation de ces conditions par les opérations.
    Cependant le développement de modeleurs à base topologique reste long et fastidieux.

    Jerboa est une suite logicielle qui permet d’automatiser le développement de noyaux de modeleurs à base de cartes généralisées. Elle est basée sur les transformations de graphes adaptées aux cartes généralisées, générique en dimension et en plongements géométriques et applicatifs. Elle contient un éditeur qui permet de définir chaque opération comme une règle et vérifie au fil de l’édition la préservation des conditions de cohérence. Les opérations sont alors prêtes à être exécutées, grâce au noyau de Jerboa qui contient une unique fonction d’application des règles. Enfin Jerboa, contient une interface de visualisation qui facilite la mise au point de nouveaux modeleurs.

    modélisation géométrique à base topologique ; transformations de graphes ; cartes généralisées ; prototypage rapide.