Le traité de la réalité virtuelle. vol. 3 , Les outils et les modèles informatiques des environnements virtuels

Résumé

Décrit les techniques informatiques pour la création des environnements virtuels et expose les applications professionnelles de la réalité virtuelle.

Contributeur(s)
Éditeur(s)
- École des mines de Paris
Date
- impr. 2006
Autre(s) forme(s) de titre
- Outils et modèles informatiques des environnements virtuels
Notes
- Notes bibliogr.
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XXX-424 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 24 cm
Collections
- Collection Sciences mathématiques & informatique
Sujet(s)
- Réalité virtuelle
- Systèmes virtuels (informatique)
ISBN
- 2-911762-64-9
Indice
- 681.7 Intelligence artificielle, systèmes experts
Quatrième de couverture
- Cet ouvrage en 4 volumes constitue la troisième édition, plus complète et interdisciplinaire, du traité de la réalité virtuelle. Sous la direction de Philippe Fuchs et la coordination générale de Guillaume Moreau, il est rédigé par 74 auteurs, chercheurs ou professionnels français, spécialistes du domaine. Les trois premiers volumes de ce traité correspondent aux problématiques de la réalité virtuelle et le dernier aux applications.
  Volume 1 : L'homme et l'environnement virtuel.
  Volume 2 : L'interfaçage, l'immersion et l'interaction.
  Volume 3 : Les outils et les modèles informatiques.
  Volume 4 : Les applications.
  Les outils et modèles informatiques des environnements virtuels
  Sous la coordination de Guillaume Moreau et de Jacques Tisseau, ce volume expose la conception et la réalisation de l'environnement virtuel.
  Le volume est composé des modèles pour les rendus sensorimoteurs, des modèles pour les rendus comportementaux et des outils de développement.
Tables des matières
- - Le traité de la réalité virtuelle
  - Volume 3 Les outils et les modèles informatiques des environnements virtuels
  - Bruno Arnaldi/Ronan Boulic/Patrick Bourdot/Marie-Paule Cani/Éric Cazeaux/Alain Chauffaut/Stéphane Donikian/Thierry Duval/François Faure/Philippe Fuchs/Pascal Guitton/Fabrice Harrouet/Jean-Pierre Jessel/Thomas Jourdan/Abderrahmane Kheddar/Philippe Meseure/Guillaume Moreau/Franck Multon/David Nahon/Fabrice Neyret/Marc Parenthoën/Mathias Paulin/Bernard Péroche/Bogdan Stanciulescu/Jacques Tisseau/Patrice Torguet/Damien Touraine/Nicolas Tsingos/Jean-Marc Vézien/Olivier Warusfel
  - I Introduction 1
  - 1 Introduction à la réalité virtuelle 3
  - 1.1 Fondement de la réalité virtuelle3
  - 1.1.1 Introduction3
  - 1.1.2 Définitions de la réalité virtuelle5
  - 1.2 Modèle de référence pour l'immersion et l'interaction10
  - 1.2.1 L'approche «instrumentale» pour l'immersion et l'interaction10
  - 1.2.2 Le modèle de référence en RV12
  - 1.3 Structuration du traité de la réalité virtuelle13
  - 1.3.1 l'Homme et l'environnement virtuel15
  - 1.3.2 L'interfaçage, l'immersion et l'interaction en environnement virtuel15
  - 1.3.3 Les applications de la réalité virtuelle16
  - 1.4 Présentation du contenu du volume «Les outils et les modèles informatiques des environnements virtuels»16
  - 1.4.1 La modélisation des environnements virtuels17
  - 1.4.2 Modélisation et simulation21
  - 1.4.3 Réalité virtuelle et complexité24
  - 1.5 Références bibliographiques29
  - 2 Modèles géométriques des environnements virtuels 33
  - 2.1 Introduction33
  - 2.1.1 Types d'objets34
  - 2.1.2 Propriétés des modèles36
  - 2.2 Modèles volumiques36
  - 2.2.1 Énumération spatiale37
  - 2.2.2 Constructive Solid Geometry39
  - 2.3 Modèles surfaciques41
  - 2.3.1 Utilisation de surfaces planes41
  - 2.3.2 Utilisation de surfaces non planes42
  - 2.4 Géométrie algorithmique46
  - 2.4.1 Transformation d'un volume en surface46
  - 2.4.2 Maillage polygonal d'un nuage de points47
  - 2.4.3 Décimation de maillages51
  - 2.5 Optimisation des modèles pour la réalité virtuelle54
  - 2.5.1 Texturation55
  - 2.5.2 Niveaux de détails56
  - 2.6 Références bibliographiques58
  - II Modèles pour les rendus sensori-moteurs 61
  - 3 Modèles pour le rendu visuel 63
  - 3.1 Les rendus pour la réalité virtuelle63
  - 3.1.1 Introduction63
  - 3.1.2 Rendu temps réel63
  - 3.1.3 Qualité et perception64
  - 3.2 Modèles d'éclairage et d'ombrage65
  - 3.2.1 Modélisation de l'apparence65
  - 3.2.2 Modélisation de l'éclairage74
  - 3.3 Rendu et perception80
  - 3.3.1 Modèles de vision et calculs de rendu80
  - 3.3.2 Reproduction de tons83
  - 3.4 Références bibliographiques86
  - 4 Modèles pour le rendu sonore 93
  - 4.1 Introduction93
  - 4.1.1 Problématique du rendu sonore93
  - 4.1.2 Le pipeline de rendu sonore94
  - 4.2 Acoustique et traitement du signal95
  - 4.2.1 Quelques notions d'acoustique96
  - 4.2.2 Outils de traitement du signal pour le rendu audio101
  - 4.3 Synthèse de sources sonores virtuelles103
  - 4.3.1 Synthèse par enregistrements et «textures sonores»103
  - 4.3.2 Synthèse par modèles physiques et analyse-synthèse105
  - 4.3.3 Propriétés des sources sonores. Sources ponctuelles et étendues106
  - 4.4 Modélisation de la propagation du son107
  - 4.4.1 Acquisition de réponses impulsionnelles et rendu107
  - 4.4.2 Modèles physiques pour la propagation du son109
  - 4.4.3 Modèle générique des effets environnementaux116
  - 4.4.4 Intégration des effets de propagation dans le pipeline de rendu sonore120
  - 4.5 Rendu audio structuré et optimisations perceptives124
  - 4.5.1 Importance des sources sonores et masquages auditifs125
  - 4.5.2 Niveau de détail et regroupement spatial des sources, «imposteurs sonores»127
  - 4.5.3 Représentations progressives des signaux et scalabilité des traitements128
  - 4.6 Rendu audio 3D par manipulation directe d'enregistrements in-situ129
  - 4.6.1 Rendu à partir d'enregistrements coïncidents et décompositions directionnelles129
  - 4.6.2 Rendu a partir d'enregistrements non-coïncidents130
  - 4.6.3 Extraction d'une scène structurée à partir d'enregistrements130
  - 4.7 Références bibliographiques131
  - 5 Modèles pour le rendu haptique 141
  - 5.1 Le couplage simulation/dispositif haptique141
  - 5.2 Le calcul du rendu haptique144
  - 5.2.1 Rendus par schémas d'impédance : calcul des forces144
  - 5.2.2 Rendus par schémas d'admittance : calculs des contraintes145
  - 5.2.3 Des modèles primitifs aux modèles objets (proxy)145
  - 5.2.4 Modélisation de l'environnement pour le rendu haptique148
  - 5.3 L'adaptation fréquentielle149
  - 5.3.1 Les représentations intermédiaires150
  - 5.4 Biblothèques haptiques153
  - 5.5 Conclusion153
  - 5.6 Références bibliographiques154
  - 6 Détection des collisions 157
  - 6.1 Détection de collision entre primitives157
  - 6.1.1 Définition de la collision158
  - 6.1.2 Détection spatiale entre polyèdres convexes158
  - 6.1.3 Détection spatiale entre polyèdres quelconques161
  - 6.1.4 Les approches temporelles164
  - 6.1.5 Bilan sur la détection entre objets et problèmes ouverts167
  - 6.2 Le pipeline de détection168
  - 6.2.1 Problématique168
  - 6.2.2 La recherche de proximité (broad-phase)169
  - 6.2.3 La détection approximative (narrow-phase)171
  - 6.2.4 Accélération temporelle continue176
  - 6.2.5 Bilan de l'accélération177
  - 6.3 Traitement de la collision177
  - 6.4 Conclusion178
  - 6.5 Références179
  - 7 Modèles mécaniques 185
  - 7.1 Modèles à base de particules185
  - 7.1.1 Rappels185
  - 7.1.2 Nuages de particules186
  - 7.1.3 Masses-ressorts187
  - 7.1.4 Éléments finis189
  - 7.1.5 Formulations lagrangiennes191
  - 7.1.6 Intégration du temps191
  - 7.2 Solides en contact192
  - 7.2.1 Dynamique du solide192
  - 7.2.2 Calcul analytique des forces de contact195
  - 7.2.3 Pénalités196
  - 7.2.4 Frottement197
  - 7.2.5 Impulsions199
  - 7.2.6 Impulsions intégrées201
  - 7.2.7 Méthodes à base d'optimisation202
  - 7.2.8 Regroupements optimaux203
  - 7.3 Solides articulés204
  - 7.3.1 Dynamique directe en coordonnées absolues204
  - 7.3.2 Dynamique directe en coordonnées relatives206
  - 7.3.3 Méthode à base de réseaux de neurones207
  - 7.4 Identifier un modèle à partir de la cinématique207
  - 7.4.1 Introduction207
  - 7.4.2 La technique évolutionnaire208
  - 7.4.3 Stratégie d'évolution : un paramétrage adapté aux grandeurs physiques208
  - 7.4.4 Fonctions de coût adaptée aux systèmes masses-ressorts209
  - 7.4.5 Applications et limites210
  - 7.4.6 Trajectoire réelle : identification211
  - 7.5 Références bibliographiques213
  - III Modèles pour le rendu comportemental 217
  - 8 Scénarios adaptatifs : le paradoxe du contrôle d'agents autonomes 219
  - 8.1 Introduction219
  - 8.2 Etat de l'art219
  - 8.3 Le langage SLuHrG220
  - 8.3.1 Introduction220
  - 8.3.2 Langage de scénario221
  - 8.3.3 Grammaire du langage222
  - 8.3.4 Gestion des acteurs228
  - 8.3.5 Ordonnancement230
  - 8.3.6 Conclusion232
  - 8.4 Exemple de scénario232
  - 8.5 Conclusion238
  - 8.6 Références bibliographiques238
  - 9 Modèles pour l'autonomie 241
  - 9.1 Introduction241
  - 9.1.1 Interdisciplinarité241
  - 9.1.2 Transdisciplinarité242
  - 9.2 Principe d'autonomie243
  - 9.2.1 Exploitation des modèles243
  - 9.2.2 Modélisation de l'utilisateur245
  - 9.2.3 Autonomisation des modèles246
  - 9.2.4 L'autonomie en réalité virtuelle249
  - 9.3 Entités autonomes250
  - 9.3.1 Approche multi-agents252
  - 9.3.2 Simulation multi-agents participative253
  - 9.3.3 Métaphore d'Ali Baba254
  - 9.3.4 Expérimentation in virtuo256
  - 9.4 L'autonomie par construction257
  - 9.4.1 Hypothèse énactive257
  - 9.4.2 Modélisation énactive260
  - 9.4.3 Premiers résultats263
  - 9.5 Conclusion264
  - 9.6 Références bibliographiques265
  - 10 Modèles pour les humanoïdes 273
  - 10.1 Introduction273
  - 10.2 L'humain virtuel274
  - 10.2.1 H-ANIM274
  - 10.2.2 CAL3D276
  - 10.3 Animation d'humains virtuels277
  - 10.3.1 Animation d'humains par cinématique directe277
  - 10.3.2 Animation d'humains par cinématique inverse278
  - 10.3.3 Capture de mouvements en temps réel279
  - 10.3.4 Adaptation en temps réel de mouvements capturés281
  - 10.3.5 Utilisation de la dynamique285
  - 10.4 Modéliser le comportement humain285
  - 10.5 Modèles de comportement réactif287
  - 10.5.1 Les familles de modèle287
  - 10.5.2 HPTS : un outil de spécification de comportements réactifs289
  - 10.5.3 Les modèles de perception290
  - 10.5.4 Les modèles d'actions sur les objets292
  - 10.5.5 Les approches compétitives et coopératives de sélection d'action(s)292
  - 10.6 Modèles de comportement cognitif294
  - 10.6.1 Introduction294
  - 10.6.2 Approches cognitives en animation296
  - 10.6.3 Modélisation des émotions298
  - 10.7 Modèles de comportements collectifs et sociaux298
  - 10.7.1 Introduction298
  - 10.7.2 La locomotion298
  - 10.7.3 Modèles de navigation réactive d'un humain virtuel dans son environnement300
  - 10.7.4 Comportements de foules302
  - 10.7.5 Modèles de simulation de foule303
  - 10.8 Conclusion305
  - 10.9 Références bibliographiques306
  - 11 Modèles pour les environnements naturels 315
  - 11.1 Introduction315
  - 11.2 Éléments de méthodologie315
  - 11.2.1 Verrous scientifiques316
  - 11.2.2 Méthode de construction des modèles317
  - 11.2.3 Outil générique pour la modélisation multi-échelles319
  - 11.3 Etude de cas319
  - 11.3.1 Prairies agitées par le vent320
  - 11.3.2 Mer quasi-linéaire321
  - 11.3.3 Ruisseaux322
  - 11.3.4 Nuages, fumées et avalanches323
  - 11.4 Modélisation énactive des états de mer324
  - 11.4.1 La mer des marins : un défi pour la physique325
  - 11.4.2 Choix des entités énactives pour la mer des marins325
  - 11.5 Conclusion : psychologie ou physique ?329
  - 11.5.1 Visualisation : une réhabilitation du «trompe-l'oeil»329
  - 11.5.2 Vers une nouvelle méthodologie pour la simulation329
  - 11.6 Références bibliographiques330
  - IV Outils et environnements de développement 333
  - 12 OpenMASK : une plate-forme logicielle Open Source pour la réalité virtuelle 335
  - 12.1 Introduction335
  - 12.2 Concepts d'OpenMASK336
  - 12.2.1 Noyau - une machine virtuelle337
  - 12.2.2 Objet de simulation fréquentiel et/ou réactif339
  - 12.2.3 Applicatif configurable343
  - 12.2.4 Session distribuable343
  - 12.2.5 Conclusion344
  - 12.3 Services d'OpenMASK pour la réalité virtuelle345
  - 12.3.1 Initialisations345
  - 12.3.2 Visualisations interactives345
  - 12.3.3 Sonorisations348
  - 12.3.4 Interactions349
  - 12.3.5 Coopérations351
  - 12.3.6 Conclusion355
  - 12.4 OpenMASK : Plate-forme d'intégration et de capitalisation de services355
  - 12.4.1 Handball - tirs au but355
  - 12.4.2 GVT - formation à la maintenance357
  - 12.4.3 Musée virtuel de la photographie contemporaine359
  - 12.4.4 Collaborations haptiques distribuées361
  - 12.5 Conclusion365
  - 12.6 Références bibliographiques365
  - 13 ARéVi 369
  - 13.1 Motivations369
  - 13.2 Les services de base370
  - 13.2.1 L'architecture retenue370
  - 13.2.2 Les entités autonomes372
  - 13.2.3 La communication par messages373
  - 13.2.4 Liaison avec d'autres outils374
  - 13.3 Les services 3D375
  - 13.3.1 La structure retenue376
  - 13.3.2 Les objets graphiques378
  - 13.3.3 Les moyens de détection379
  - 13.3.4 Les systèmes de particules380
  - 13.3.5 Les interacteurs380
  - 13.3.6 La visualisation stéréoscopique381
  - 13.4 La distribution382
  - 13.4.1 Le modèle retenu383
  - 13.4.2 La sérialisation384
  - 13.4.3 Démarche de mise en oeuvre385
  - 13.5 Les humanoïdes385
  - 13.5.1 Le principe386
  - 13.5.2 Les squelettes386
  - 13.5.3 L'animation387
  - 13.5.4 La représentation388
  - 13.5.5 Démarche de mise en oeuvre389
  - 13.6 Bilan et perspectives389
  - 14 EVI3d : une plate-forme de développement d'applications de RV&A 393
  - 14.1 Introduction393
  - 14.2 Gestion de la multimodalité393
  - 14.2.1 Multimodalité en entrée394
  - 14.2.2 Multimodalité en sortie395
  - 14.2.3 Cluster graphique et cluster de rendu multimodal396
  - 14.3 Conclusion398
  - 14.4 Références bibliographiques398
  - 15 Virtools et la réalité virtuelle 399
  - 15.1 Les outils logiciels de Virtools pour la réalité virtuelle399
  - 15.1.1 La plate-forme de développement Virtools Dev399
  - 15.1.2 Les outils logiciels autour de la plate-forme399
  - 15.1.3 La Schématique Virtools401
  - 15.1.4 Le VR Pack403
  - 15.2 Virtools et ses marchés405
  - 15.2.1 Le jeu vidéo407
  - 15.2.2 Le marketing en ligne et multimédia407
  - 15.2.3 Les applications industrielles408
  - 15.2.4 La société Virtools409
  - 15.3 Références bibliographiques409
  - 16 La réalité virtuelle distribuée 411
  - 16.1 Introduction411
  - 16.2 Bref historique412
  - 16.3 Architecture des systèmes de RVD413
  - 16.3.1 Architecture client-serveur centralisée415
  - 16.3.2 Architecture client-serveur distribuée415
  - 16.3.3 Architecture client-serveur distribuée avec plusieurs serveurs415
  - 16.3.4 Architecture égal à égal (peer to peer) distribuée point à point416
  - 16.3.5 Architecture égal à égal distribuée en mode diffusion417
  - 16.4 Techniques d'optimisation des systèmes de RVD418
  - 16.5 Références bibliographiques423
Origine de la notice:
- BNF