Laboratoire d'informatique de l'École polytechnique

Soutenance de thèse de Guillaume Cordonnier: «Modèles à couches pour simuler l'évolution de paysages à grande échelle»

Speaker: Guillaume Cordonnier
Location: Amphi Sophe Germain, Bât. Alan turing
Date: Thu, 6 Dec 2018, 14:30-16:30

Guillaume Cordonnier, de l'équipe Stream soutiendra sa thèse, intitulée «Modèles à couches pour simuler l'évolution de paysages à grande échelle», le 6 décembre à 14h30 dans l'amphi Sophie Germain, bâtiment Alan Turing, sur le campus de l'Ecole Polytechnique.

Le jury sera composé de:

  • Pierre Poulin, Université de Montréal ( Rapporteur )
  • Jean-Michel Dischler, Université de Strasbourg ( Rapporteur )
  • François Sillion, Inria ( Examinateur )
  • Bedrich Benes, Purdue University ( Examinateur )
  • Jean Braun, GFZ German Research Center for Geosciences ( Examinateur )
  • Marie-Paule Cani, Ecole Polytechnique ( Directrice de thèse )
  • Eric Galin, Université de Lyon ( Co-directeur de thèse )

Résumé: Le développement des nouvelles technologies permet la visualisation interactive de mondes virtuels de plus en plus vastes et complexes. La production de paysages plausibles au sein de ces mondes est un défi, dont l'importance est attesté par l'ubiquité des éléments de terrain et des écosystèmes, et leur implication dans la qualité du résultat. S'y rajoute la difficulté d'éditer de tels éléments sur des échelles spatiales et temporelles aussi vastes que peuvent l'être celles des chaînes de montagnes. Cette édition se fait souvent en couplant des méthodes manuelles et de longues simulations numériques dont le calibrage est complexifié par le nombre des paramètres et leur caractère peu intuitif.

Je propose dans cette thèse d'explorer de nouvelles méthodes de simulation de paysages à grande échelle, avec pour objectif d'améliorer le contrôle et le réalisme des scènes obtenues. Notre stratégie est de fonder nos méthodes sur des lois éprouvées dans différents domaines scientifiques, ce qui permet de renforcer la plausibilité des résultats, tout en construisant des outils de résolution efficaces et des leviers de contrôles intuitifs.

En observant des phénomènes liés aux zones de compression de la croûte terrestre, nous proposons une méthode de contrôle intuitif de la surrection à l'aide d'une métaphore de sculpture des plaques tectoniques. Combinée avec de nouvelles méthodes efficaces d'érosion fluviale et glaciaire, celle-ci permet de sculpter rapidement de vastes chaînes de montagnes. Pour visualiser les paysages obtenus à échelle humaine, nous démontrons le besoin de combiner la simulation de phénomènes variés et de temporalités différentes. Nous proposons une méthode de simulation stochastique pour résoudre cette difficile cohabitation, que nous appliquons à la simulation de processus géologiques tels que l'érosion, jointe à la formation d'écosystèmes. Cette méthode est déclinée sur GPU et appliquée à la formation du manteau neigeux, en combinant des aspects au long cours (précipitations, changements d'état de l'eau) et des aspects dynamiques (avalanches, impact des skieurs).

Les différentes méthodes proposées permettent de simuler l'évolution de paysages à grande échelle, tout en accordant une attention particulière au contrôle. Ces aspects sont validés par des études utilisateur et des comparaisons avec des données issues de paysages réels.