Vari´et´e et simulation de foules

Comme nous l’avons vu plus haut, la simulation de foules d’humains virtuels est utilis´ee pour la formation, la th´erapie de phobies ou la conception architecturale. Afin d’augmenter l’immersion des utilisateurs et la validit´e des r´esultats, le r´ealisme de la simulation est primordial. La vari´et´e des agents pr´esents contribuant largement `a ce r´ealisme, des techniques destin´ees `a l’augmenter ont ´et´e d´evelopp´ees.

Ce contexte est cependant soumis `a des probl´ematiques importantes en terme de perfor- mances. En r´ealit´e virtuelle, le syst`eme doit ˆetre temps r´eel : afin de pr´eserver des temps de calcul acceptables, d’au minimum 25 images par seconde, le calcul des images doit ˆetre suffisam- ment rapide. Par ailleurs, des limitations de m´emoire entrent rapidement en jeu pour les calculs graphiques. Mˆeme si les cartes embarquent aujourd’hui jusqu’`a 768 Mo de m´emoire, cette limite est tr`es vite atteinte si le nombre et la pr´ecision des mod`eles 3D d’agents pr´esents dans la simu- lation sont importants. Enfin, la conception des mod`eles 3D eux-mˆeme est une limite : au vu du volume de travail demand´e pour leur cr´eation, il n’est pas envisageable de cr´eer des centaines de mod`eles diff´erents pour int´egrer de la vari´et´e dans la simulation.

Diff´erentes techniques sont donc utilis´ees afin de faire varier automatiquement l’apparence d’humains virtuels, tout en prenant en compte ces probl´ematiques [Maim, 2009]. Elles mettent en jeu l’utilisation de variations automatis´ee de couleurs, d’accessoires, et de formes (Fig. 1.14). Elles permettent de cr´eer des foules cosmopolites `a partir de peu d’´el´ements, permettant ainsi de limiter les temps de calcul et la charge m´emoire.

La premi`ere technique utilis´ee repose sur la variation des couleurs des textures appliqu´ees sur les mod`eles d’agents. Elle n´ecessite une ´etape pr´ealable de d´efinition des parties physiques de l’agent dont les couleurs peuvent varier : vˆetements, visage, cheveux. . . Un jeu de couleur est ensuite s´electionn´e al´eatoirement, puis appliqu´e sur le mod`ele. Cela permet de cr´eer une diversit´e visuelle pour un coˆut de calcul et de m´emoire restreint : une palette couleur occupe peu de m´emoire, et peut ˆetre utilis´ee sur plusieurs templates visuels diff´erents (un homme et un enfant par exemple), et mˆeme sur des accessoires. Les couleurs ´etant tir´ees al´eatoirement, certains des coloris et des compositions de couleur manquent cependant nettement de « goˆut ». Pour

Figure <sub>1.14 – `A partir du mˆeme template graphique, l’application de couleurs de peau et</sub> d’accessoires diff´erents (vˆetements, lunettes, cheveux. . .) permet d’obtenir une grande diversit´e visuelle pour un coˆut de calcul et de m´emoire restreint (d’apr`es [Maim, 2009]).

contourner cette limitation, la palette de couleur est restreinte dans des intervalles de variation. Par exemple, dans les dimensions TSV7, la teinte est restreinte de 20 `a 250, la saturation de 30 `

a 80 %, et la luminosit´e de 40 `a 100 %.

L’autre type de variation concerne la forme des agents, et passe par deux vecteurs : l’ajout d’accessoires sur les agents, et la modification de leur corpulence. Les accessoires peuvent ˆetre simples, i.e. ne pas n´ecessiter de modification de l’animation de l’agent (un chapeau, des lunettes par exemple), ou complexes (le port d’un sac modifie la dynamique du bras, voire la posture du fait du poids du sac). Les accessoires sont r´epartis en diff´erentes cat´egories, afin d’empˆe- cher l’instanciation d’objets similaires sur un mˆeme agent (deux chapeaux par exemple). Pour chaque agent, le mod`ele contient, pour chacune des cat´egories, la liste des accessoires qui peuvent ˆetre attach´es et le point d’attache. Lors de la cr´eation de l’agent, les accessoires sont attribu´es al´eatoirement aux diff´erents emplacements.

La modification de la corpulence requiert une modification du mod`ele 3D de l’agent, en partie int´egr´ee dans les outils de mod´elisation graphique comme 3DSMax par les FatMap. Elle repose ensuite sur des algorithmes faisant croˆıtre ou diminuer le mod`ele en fonction de certaines dimensions (les ´epaules et la tˆete par exemple ne changent pas dans les mˆeme proportions), et permet de g´en´erer de nombreuses variations `a partir d’un unique mod`ele 3D .

L’utilisation de techniques simples en apparence permet donc d’augmenter ´enorm´ement la vari´et´e des agents dans la simulation, `a travers la dimension visuelle. En ce qui concerne le comportement, seule l’int´egration d’animations li´ees au port d’un accessoire particulier sera ce- pendant modifi´ee par ces ´el´ements. Le mod`ele comportemental proprement dit ne b´en´eficie pas de telles am´eliorations. La vari´et´e y est prise en compte en for¸cant les agents `a ne pas suivre exactement le mˆeme chemin (g´en´eration al´eatoire de waypoints sur le trajet suivi), et en les faisant se d´eplacer en petits groupes de 2 `a 5 personnes utilisant un param´etrage similaire. No- tons finalement que les m´ecanismes de g´en´eration de vari´et´e pourraient profiter d’une approche unifi´ee : par exemple, la gestion des accessoires est int´egr´ee directement dans le mod`ele 3D de

7. TSV : Teinte (le type de la couleur, de 0 `a 360), Saturation (l’« intensit´e » de la couleur, de 0 `a 100 %), Valeur (la « brillance » de la couleur, de 0 `a 100 %)

l’agent. Le contrˆole de la coh´erence (par exemple dans les palettes de couleurs) est int´egr´e en dur, tout comme celui des accessoires (une liste fix´e d’accessoires est d´efinie pour chaque mod`ele 3D). Un m´ecanisme compl´ementaire g´erant ces aspects pourrait apporter plus de flexibilit´e `a ce niveau.