overcrowded / R I A M Etat Solipsis

Systèmes décentralisés pour environnements virtuels massivement partagés
Les systèmes décentralisés permettant la création de mondes virtuels partagés sont étudiés depuis près de 20 ans [1, 2, 3] mais aucun système n'a été massivement utilisé à partir d'ordinateurs personnels. Ces systèmes reposent souvent sur une architecture hybride dans laquelle l'espace virtuel est découpé en zones, chaque zone étant placée sous la responsabilité d'un serveur. Cette solution reporte les problèmes de l'autorité centrale responsable d'un monde à une sous-partie du monde. L'utilisation de protocoles de communication de groupe est généralement considérée afin de ne pas surcharger les serveurs [4,5].

Plus récemment, de nouvelles initiatives ont été lancées [6, 7, 8]. Si l'approche hybride demeure, l'étude de la communication entre entités a été approfondie même si aucun standard ne s'est véritablement imposé. Certains d'entre eux sont actuellement relativement populaires. En revanche, ces systèmes ne favorisent pas l'auto-production et la création collective d'un nouvel univers virtuel tandis qu'ils demeurent basés sur une architecture hybride qui ne résout pas les problèmes liés à l'autorité centrale responsable.

D'un point de vue plus académique, plusieurs propositions de système totalement décentralisé [40, 41, 42] ont été récemment présentées. Dans ces travaux, l'idée de bâtir et maintenir un réseau logique basé sur la triangulation de Delaunay des participants dans l'espace virtuel apparait comme la voie la plus prometteuse. Des comparaisons réalisés avec les articles décrivant le système Solipsis [43] semblent indiquer que, même s'il est moins coûteux en terme de calculs, les algorithmes de Solipsis gagneraient à considérer la triangulation de Delaunay.

Perception de l'espace virtuel
Le développement des usages des NTIC réinterrogent la représentation d'un espace extérieur qui existerait bel et bien en tant que cadre universel, où se situerait toute réalité [12], et au contraire, un espace qui ne serait pas extérieur à l'homme mais qui serait la projection d'une structure interne à l'homme, construit à partir d'éléments non spatiaux et de vécus psychologiques élémentaires. Ici, l'être humain et son milieu s'engendrent et se façonnent l'un l'autre en un mouvement incessant [13].

Cette progression, de la distance absolue à la distance relative (perçue) est fondamentale car elle semble pouvoir bouleverser, notre rapport au monde, nos perceptions des lieux, de la distance et de la proximité [14]. Il serait désormais possible pour l'homme non plus d'agir sur la distance, pour rapprocher la réalité concernée, mais d'agir directement sur la "réalité" pour la rendre plus proche du sujet. En d'autres termes, il deviendrait envisageable de fabriquer des "environnements spatiaux" à partir de services conformes aux profils des utilisateurs du système. Mais pour être "produite" cette nouvelle "réalité" virtuelle doit être unanimement reconnue par le groupe social.

Il est intéressant à ce propos, de faire référence aux travaux de Ken Adler sur "l'incroyable invention du mètre" [15]. Alors que Condorcet rêvait d'une unité de mesure "pour tous les hommes et pour tous les temps" deux astronomes furent mandatés pour définir cette mesure universelle. Une erreur de 0,2 mm fut commise par l'un des scientifiques. Reconnue comme "réelle" par le corps social, entre autres scientifique, cette mesure ("fausse"?) détermina durant des décennies les définitions scientifiques du mètre. L'évolution des concepts de proximité, de distance, souligne que l'individu hypermoderne doit de nos jours faire face à des dimensions spatiales brouillant les frontières, autorisant l'intime sans la proximité, le proche à distance, l'être là tout en étant ailleurs.

Visualisation, modélisation et génération automatique d'environnements 3D
La visualisation d'environnements 3D est l'objet de constantes recherches depuis les premiers travaux d'Ivan Sutherland [34]. En 1996, les programmes informatiques ont commencé à tirer profit des fonctionnalités d'un nouveau type de carte graphique capable de prendre en charge en partie les calculs nécessaires à l’affichage 3D. Depuis, de très nombreuses techniques ont été conçues afin d'alléger le plus possible ces calculs.

La "visibilité conservative" par exemple a pour but de limiter la géométrie transmise à la carte graphique, en calculant la géométrie visible depuis un certain point de vue, ou une région (cellule de vue). Lors d'une navigation dans un environnement 3D, les objets proches du point de vue masquent les objets plus lointains. Ainsi, le nombre d'objets visibles peut être limité par rapport au nombre d'objets de la scène, et seuls ces objets seront transmis à la carte graphique.
Certaines techniques permettent de calculer en temps réel ces ensembles d'objets potentiellement visibles depuis un certain point de vue (PVS) en exploitant le matériel graphique [36] [37]. Cette technique est largement dépendante du type de navigation et de l'environnement 3D. Par exemple, dans le cas d'un survol de scènes urbaines, la grande majorité des bâtiments d'une ville sont visibles, et donc plus l'altitude du point de vue augmente, plus les PVS associés au point de vue deviennent importants. Cette technique de visibilité conservatrive est donc adaptée à une navigation au niveau du sol, mais est inutilisable dans le cas d'un survol d'un territoire.

D'autres techniques se basent sur le constat que la taille d'un objet dans l'image dans le cas d'une projection perspective dépend entièrement de sa taille réelle dans l'espace 3D, et de sa distance par rapport au point de vue. Ainsi, plus l'objet sera distant du point de vue, plus sa taille dans l'image sera réduite. Or, conserver la géométrie complexe d'un objet, constitué d'un grand nombre de polygones est inutile quand sa projection dans l'image couvre quelques pixels. C'est pourquoi il peut être modélisé à différentes résolutions : le niveau de détail.
La plupart des méthodes de simplification s'appliquent à des objets maillés [22] [24] [25] [32], ou sont effectuées manuellement lors de la modélisation d'objets 3D. Pour décimer un maillage, on applique successivement des opérations atomiques comme la contraction d'arête ou la suppression de sommet tout en approchant au mieux la surface d'origine. Il est possible d'obtenir une représentation multi-échelle progressive en utilisant une structuration sous forme d'arborescence [27] [26] [28] [29], où chaque nœud de l'arbre correspond à une opération atomique appliquée au maillage. Cette représentation multi-échelle est dans ce cas progressive et réversible, et la sélection des nœuds à développer peut dans ce cas dépendre du point de vue.

Une autre technique consiste à utiliser un rendu hybride associant les représentations géométriques et basées image. Ainsi, pour tous les objets de la scène proches du point de vue, on transmet à la carte graphique leurs représentations géométriques. Pour les objets éloignés du point de vue, une représentation basée image est associée à une région contenant le point de vue (cellule de vue). L'obtention des images ou imposteurs associés à une cellule de vue est effectuée par projection de la géométrie lointaine sur des plans entourant la cellule de vue. Le problème posé par cette technique est l'apparition d'artefacts dus aux effets de parallaxe engendrés par la projection perspective. Pour parer ce problème, la solution d'imposteurs maillés multiples permet de limiter ces apparitions d'artefacts [23]. Une autre solution est l'utilisation d'imposteurs basés point, où l'image est représentée par un ensemble de points 3D [35].

Dans le but de traiter uniquement des points, et non plus des triangles, le rendu basé point utilise une représentation non pas polygonale, mais constituée d'un ensemble de points (surfels) sans connectivité explicite, auxquels sont associés différents attributs de profondeur, de couleur, de normale, etc… [31]. L'intérêt de cette représentation est la rapidité des traitements effectués lors de la phase de rendu 3D étant donné la simplicité des primitives. Il est nécessaire qu'au moins un point soit projeté sur chaque pixel. Dans le cas contraire, un lissage est effectué afin de combler les pixels vides. Cette technique est très appropriée à des objets aux courbures complexes, et dont la distance du point de vue à l'objet par rapport à sa dimension est assez importante. Dans le cas d'une navigation dans un environnement 3D, la distance du point de vue aux objets par rapport à la taille des objets est assez réduite. De plus, un objet peut être constitué de très peu de polygones, et les textures plaquées sont assez détaillées.

Concernant la modélisation d'environnement en trois dimensions, notons que les logiciels actuels se basent essentiellement sur la manipulation de formes de base. Celles-ci peuvent être des cubes, des sphères ou des cônes, mais aussi des courbes de Bézier ou des NURBS. Le logiciel propose généralement un ensemble d'outils qui permettent de modeler les formes de base afin d'obtenir des formes plus complexes, comme une voiture ou un personnage. Les logiciels de modélisation 3D peuvent intervenir sur d'autres attributs comme la texture de l'objet, sa couleur ou la manière dont elle transforme la lumière. En revanche, très peu de modeleurs mettent en œuvre la modélisation dite déclarative. Enfin, Il existe très peu de solutions pour la modélisation réellement automatique d'environnements 3D, les nombreuses solutions sur le marché proposant simplement une assistance à la modélisation et pour un type d'environnement bien spécifique; urbain notamment.

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