Animation d'une forêt à partir de données vidéo

Responsable : Lionel Reveret, projet EVASION
http://www-evasion.inrialpes.fr/people/Lionel.Reveret

But

Le but de ce projet est d'aboutir à une animation 3D temps-réel et visuellement réaliste d'une forêt, observable à plusieurs niveaux de résolution, de l'arbre à la canopée, et dont les paramètres d'animation sont contrôlables intuitivement.

Résumé

La représentation 3D de végétaux tels que les arbres reste un problème complexe à la fois pour le rendu et l'animation en raison de la multiplicité des détails à prendre en compte. Une modélisation physique de chaque phénomène (feuille, branche, écorce, vent, etc) de tous les éléments d'une scène, n'est pas aujourd'hui envisageable. L'utilisation de textures permet de résoudre plusieurs problèmes en remplacant la compléxité géométrique par la projection de son apparance sur une surface, technique suffisante pour tromper l'oeil. Ce procédé a été utilisé au sein du projet EVASION pour gérer une animation temps-réelle progressive d'une prairie où seuls les éléments du premier plan sont simulés physiquement, l'arrière-plan étant rendu par plaquage de texture [6]. Plus récement, un rendu de forêt vue de loin a été obtenu où chaque arbre est représenté par une pile de textures, issues de la synthèse d'un modèle 3D géométrique unique [4]. Dans ces deux cas, les textures proviennent de modèles 3D synthétiques. En l'absence d'un tel modèle, des données réelles sont utilisables : pour l'estimation du mouvement du vent [5] ou l'aspect d'un arbre unique [1]. Le présent projet vise à étendre ces méthodes à base de textures vers des textures dynamiques pour résoudre le problème de l'animation des éléments d'une forêt en temps-réel. Des travaux récents ont montré la possibilité d'animer un arbre unique à partir de données synthétiques [2]. L'utilisation de données réelles en animation vise à fournir à l'utilisateur un contrôle plus intuitif à partir d'une source de mouvement plus réaliste.

L'objet du projet est de s'appuyer sur des données vidéo pour caractériser et apprendre les changements d'apparence d'un arbre et d'une forêt sous le vent, à la manière de ce qui a pu être fait au sein du projet EVASION pour le mouvement des animaux [3]. Des méthodes de régressions multilinéaires opérant directement sur les images pourront être employées.


Modèle de forêt par pile de textures, d'après Decaudin et Neyret [4], projet EVASION Animation d'un arbre sous le vent, d'après Beaudoin et Keyser [2]



    
Données réelles exploitables


Résultats attendus pour un stage de Master 2 Recherche

1. Construire un jeu de données vidéo pertinent en fonction d'un ou plusieurs phénomènes à représenter (branches d'un arbre, ondulation du feuillage, variation éclairage, etc)
2. Identifier par analyse d'images des paramètres de contrôle d'animation,
3. Mettre en oeuvre un rendu par texture dynamique et un contrôle d'animation, d'un arbre unique ou d'un groupe d'arbres.

Bibliographie

1. Volumetric Reconstruction and Interactive Rendering of Trees from Photographs
Alex Reche, Ignacio Martin, George Drettakis
ACM Transactions on Graphics (SIGGRAPH Conference Proceedings) number 3 volume 23 , July 2004.

2. Simulation Levels of Details for Plant Motion
J. Beaudoin, J. Keyser
EG/ACM SIGGRAPH Symposium on Computer Animation 2004 (SCA'04), Sept. 2004.

3. Animal Gaits From Video
Laurent Favreau, Lionel Reveret, Christine Depraz, Marie-Paule Cani
ACM SIGGRAPH / Eurographics Symposium on Computer Animation, SCA'04, Grenoble, France, August 27-29, 2004.

4. Rendering Forest Scenes in Real-Time
Philippe Decaudin and Fabrice Neyret
Rendering Techniques '04 (Eurographics Symposium on Rendering), 2004.

5. ``Video Input Driven Animation (VIDA)''
Meng Sun, Allan Jepson and Eugene Fiume,
Ninth International Conference on Computer Vision (ICCV), Nice, France, October, 2003.

6. Animating Prairies in Real-Time
Frank Perbet and Marie-Paule Cani
ACM Interactive 3D Graphics Mar 2001.