Contrôle interactif du style et de la structure de terrains numériques

Interactive control of the style and structure of digital terrain

• Auteur / Autrice : Simon Perche
• Direction : Eric Guerin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 30/06/2025
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : InfoMaths - Informatique et Mathématiques de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIRIS - Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information
• Jury : Président / Présidente : Loïc Barthe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Guérin, Jean-Luc Mari, Damien Rohmer, Noura Faraj, Adrien Peytavie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Mari, Damien Rohmer

Mots clés

Mots clés libres

Informatique graphique

Terrains numériques

Modélisation de terrains

Édition interactive

Apprentissage machine

Apprentissage machine

Computer graphics

Digital terrains

Terrain modeling

Interactive editing

Machine learning

Deep learning

Résumé

La création et l'édition de terrains numériques constituent une étape fondamentale dans l'élaboration de mondes virtuels pour des domaines variés allant des simulations scientifiques au divertissement. Malgré les progrès des outils d'édition de terrain, répondre pleinement aux exigences expressives des artistes reste un défi dont les principaux aspects sont l'interactivité et le contrôle. Cette thèse est séparée en deux parties. Premièrement, nous explorons une approche basée sur l'apprentissage profond pour apprendre une représentation latente riche des terrains. Ce modèle permet non seulement de générer des terrains aux styles variés mais offre surtout de nouvelles possibilités pour le contrôle du style localisé, l'amplification cohérente de détails, et l'édition guidée par des esquisses ou des terrains basse résolution. La seconde partie introduit une approche basée sur une représentation vectorielle continue, définissant le terrain comme une somme de primitives. Cette méthode inclut un algorithme efficace pour vectoriser des terrains matriciels et propose un système d'édition basé sur un squelette structurel, dérivé des lignes de crêtes. Cette interface permet une manipulation directe, sémantique et intuitive des formes géomorphologiques majeures, offrant un contrôle structurel local et global précis. Ces deux approches offrent des capacités complémentaires, allant du contrôle du style à l'édition structurelle. Un effort particulier a été consacré à leur intégration pratique via le développement d'interfaces utilisateurs dédiées, facilitant leur évaluation et leur potentielle adoption. En enrichissant la palette d'outils à disposition des artistes avec des méthodes spécifiquement conçues pour le contrôle du style ou de la structure, cette thèse contribue à rendre la création et l'édition de terrains plus expressives, efficaces et mieux alignées avec les processus créatifs artistiques.

The creation and editing of digital terrains are a fundamental step in the development of virtual worlds for various domains ranging from scientific simulations to entertainment. Despite advances in terrain editing tools, fully meeting the expressive requirements of artists remains a challenge, whose main aspects are interactivity and control. This thesis is divided into two parts. First, we explore a deep learning-based approach to learn a rich latent representation of terrains. This model not only enables generating terrains with varied styles but above all offers new capabilities for localized style control, coherent detail amplification, and editing guided by sketches or low-resolution terrains. The second part introduces an approach based on a continuous vector representation, defining the terrain as a sum of primitives. This method includes an efficient algorithm to vectorize raster terrains and proposes an editing system based on a structural skeleton derived from ridge lines. This interface enables direct, semantic, and intuitive manipulation of major geomorphological features, providing precise local and global structural control. These two approaches offer complementary capabilities, ranging from style control to structural editing. Particular effort was dedicated to their practical integration through the development of dedicated user interfaces, facilitating their evaluation and potential adoption. By enriching the toolkit available to artists with methods specifically designed for style or structure control, this thesis contributes to making terrain creation and editing more expressive, efficient, and better aligned with artistic creative processes.