Génération procédurale de géométrie complexe pour des applications temps réel.

Procedural Generation of complex geometry for real-time application

• Auteur / Autrice : Pacôme Luton
• Direction : Fabrice Neyret
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques et Informatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Jean Kuntzmann

Mots clés

Mots clés libres

Génératoin procédurale

Graphique

Temps-réel

Real-time

Procedural generation

Graphics

Résumé

La création de contenu dans des domaines tels que le développement de jeux et les effets spéciaux est une tâche fastidieuse. Si elle est réalisée à la main, elle exige des concepteurs et des développeurs qu'ils façonnent méticuleusement chaque aspect du contenu, qu'il s'agisse de paysages complexes, de personnages divers ou de scénarios de jeu captivants. Cette tâche consomme des ressources considérables et limite considérablement l'ampleur et la variété du contenu du produit final. Ces ressources peuvent être le temps humain nécessaire à l'élaboration manuelle de chaque aspect requis, la mémoire nécessaire pour les stocker et le temps de calcul nécessaire pour traiter ces données, que ce soit au moment de la conception ou du rendu. En outre, comme chaque aspect est spécifiquement conçu à la main, la quantité de données stockées n'évoluera pas de manière satisfaisante. Une solution pour résoudre ces problèmes est d'utiliser la génération procédurale. La génération procédurale est une approche utilisée pour créer du contenu de manière algorithmique plutôt que manuelle. Elle implique l'utilisation de règles prédéfinies, d'algorithmes et de techniques de randomisation pour générer du contenu tel que des paysages, des textures, des niveaux, des objets 3D, etc. Cette approche automatisée améliore l'efficacité, l'évolutivité et la variété tout en favorisant la créativité et l'exploration. La génération procédurale permet non seulement de réduire le temps de développement et les besoins en ressources, mais aussi d'améliorer la rejouabilité et la personnalisation, ce qui se traduit par des expériences plus riches et plus immersives dans diverses applications et secteurs d'activité. La conception d'environnements et d'objets naturels (non fabriqués par l'homme) est une application qui bénéficie de la génération procédurale. Contrairement aux objets fabriqués par l'homme, les objets naturels ne peuvent pas être trop réutilisés sans rompre l'immersion (dans la vie réelle, chaque arbre est différent, mais les meubles ne le sont pas). La génération procédurale d'objets naturels crédibles est une tâche complexe, car la plupart de ces objets sont le résultat de phénomènes de longue durée. Par exemple, les arbres sont le résultat d'un phénomène de croissance qui dure des décennies et qui peut être influencé par le vent, la pluie et l'irradiation, entre autres. Pour la plupart des applications, ces phénomènes sont trop coûteux à simuler. Pour réduire ce coût, nous devons définir des méthodes de génération procédurale qui peuvent générer des résultats similaires sans nécessiter d'algorithme itératif.

Content creation in fields such as game development and special effects is a tedious task. If done by hand it requires that designers and developers meticulously handcraft every aspect of the content, from intricate landscapes to diverse characters and engaging gameplay scenarios. Doing so consumes extensive resources, and greatly limits the scale, and variety of the final product content. These resources can be the human time required to handcraft every aspect required, the memory required to store them, and the computation time needed to process these data whether it is at design or rendering time. Furthermore, as each aspect is specifically handcrafted the amount of data storage won't scale well. One solution to solve these issues is to use procedural generation. Procedural generation is an approach used to create content algorithmically rather than manually. It involves using predefined rules, algorithms, and randomization techniques to generate content such as landscapes, textures, levels, 3D objects, and more. This automated approach enhances efficiency, scalability, and variety while fostering creativity and exploration. Procedural generation not only reduces development time and resource requirements but also enhances replayability and customization, resulting in richer and more immersive experiences across various applications and industries. One application that benefits from procedural generation is the design of natural (non-human-made) environments and objects. As opposed to human-made objects, natural objects can't be reused too much without breaking the immersion (In real life each tree is different, but pieces of furniture aren't). Procedurally generating believable natural objects is a complex task as most of these objects are the result of long phenomena. For example, trees are the result of a decades-long growth phenomenon that can be influenced by wind, rain, and irradiance among others. For most applications, these phenomena are too costly to simulate. To alleviate this cost we need to define Procedural generation methods that can generate similar results without requiring an iterative algorithm.