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Technologie de traitement de l'environnement - 3. Traitement des données géographiques
argaiv1852
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Index de l'article
Technologie de traitement de l'environnement
2. Les conditions
3. Traitement des données géographiques
5. Tracé de la scène
6. Maillage géométrique de l`environnement
7. Synthèse de l`imagerie aérienne
7.1. Construction du modèle de classe
7.2. Application des textures de landclass
7.3. Restitution linéaire des données vectorielles
7.4. Construction du modèle d'éclairage
8. Parlons Threads, Fibers, et architectures Multi-core
9. Remerciements
10. Références et bibliographie
Toutes les pages

3. Traitement des données géographiques


Afin de modéliser la Terre de façon aussi réaliste que possible, le moteur  d'environnement de Flight Simulator utilise une quantité considérable de données  géographiques issues du monde réel, a la fois vectorielles (chiffrées par des  coordonnées) et matricielles (ou "raster" : représentation numérique d'une image  par une matrice de points appartenant à une palette de couleurs). Par exemple,  les lignes médianes des routes, voies de chemin de fer, lignes haute tension,  fleuves ou côtes littorales sont exprimés par des vecteurs, ainsi que les  contours délimitant les terrains de golf et les zones aéroportuaires. Les  données "raster" représentent les quadrillages utilisés pour la représentation  du relief, les éléments photo réalistes aériens, la représentation suivant une  classification des éléments de paysage et aquatiques ainsi que les données des  saisons.

Les sources brutes de données elles-mêmes dépassent en volume le téraoctets  (1000 Go). Avant qu'elles ne puissent être utilisées par Flight Simulator, elles  doivent être combinées, isolées, et compressées dans un format compatible avec  la taille du média supportant la distribution du produit, et exploitables par le  moteur d'environnement. Afin d'éviter une submersion par la quantité de données,  il est très important d'avoir recours à un bon système de traitement des  informations géographiques (GIS : Geographic Information System). Nous utilisons  ArcGIS édité par la société ESRI [8]  qui fournit d'excellentes fonctionnalités  natives, mais autorise aussi la manipulation rationnelle des données via des  interfaces de programmation personnalisées (API).

Bien que de bons outils soient en mesure d'automatiser la plupart des  traitements nécessaires, il reste cependant un certain nombre de cas épineux  devant être édités manuellement. Par exemple, les données vectorielles d'une  rivière et les données "raster" du relief peuvent ne pas être totalement  appairées lorsqu'elles proviennent de sources diverses ou d'échelle différente.  Si l'écart visuel est trop important, comme c'est le cas lorsqu'une rivière  grimpe le long de la montagne au lieu de suivre la vallée, un système GIS  totalement éditable est indispensable afin de "détourner" certains  points.

Afin de rendre possible l'inscription de toutes les données sur un média  destiné à la distribution du produit, nous employons des techniques de  compression de données variées, avec ou sans perte de précision ou qualité afin  d'obtenir le meilleur résultat en fonction des données de départ. Une méthode  que nous utilisons intensivement depuis peu est le "Progressive Transform Codec"  (PTC), une technologie propriétaire sans perte développée par Microsoft Research  [10]. PTC traite particulièrement bien les données incluant à la fois l'imagerie  aérienne et les données de relief car il peut traiter les entiers de type  multi  canal et les nombres à virgule flottante avec une étendue variable de digit par  canal. Il peut aussi atteindre un taux de compression élevé sans perte de  qualité objective. A l'instar de JPEG2000 ou du procédé "wavelet compression",  la qualité est ajustable. De plus, le code généré par PTC est plus compact que  celui du JPEG2000 et s'exécute plus rapidement.
{mospagebreak title=4. Division de la surface de la Terre}

4. Division de la surface de la Terre


Afin d'aider à organiser et gérer les données d'environnement au  moment de les exécuter, nous divisons la surface du globe en cellules organisées  en arbres quadrants. Il existe plusieurs philosophies pour atteindre le meilleur  résultat. L'un des moyens le plus simple est de diviser le globe suivant les  tracés géographiques latitude/longitude. Toutefois, et en raison de la  convergence des longitudes vers les pôles, l'échelle des cellules varie avec la  latitude. Les divisions polyhédrales du globe peuvent réduire cette variation  d'échelle, au prix d'une complexité accrue [2, 3, 4].

 

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 Figure 2: Divisions géographiques et polyhédrales [6] du  globe

Le défaut le plus important de la division polyhédrale de notre point de vue  est qu'il est tout simplement trop difficile pour les producteurs de contenu de  créer des dalles de textures devant s'intégrer le plus souvent dans des cellules  de forme triangulaire ou parallélépipédique. La méthode de division  géographique, en dépit des problèmes de convergence aux pôles gagne en  simplicité et est d'un abord plus familier. D'ailleurs, et même si Flight  Simulator permet des vols transpolaires, la plupart de l'action virtuelle se  déroule aux latitudes moyennes, là où se concentre la majorité de la population  mondiale.

Afin de minimiser la distorsion d'échelle là où la majorité de nos clients  vivent et volent, nous avons conçu notre arbre quadrant de telle sorte que le  ratio nord-sud est-ouest soit proche de 1:1 à +/- 45 degrés de latitude. Ceci a  été fait en réalisant six cellules racine, trois au nord de l'équateur et trois  au sud. Chaque cellule couvre 90 degrés de latitude et 120 degrés de longitude

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Figure 3: Niveau 1 du système global de l'arbre quadrant de  Flight Simulator

A chaque cellule de l'arbre quadrant est assigné un identifiant unique  composé de son niveau de profondeur dans l'arbre, sa distance sud exprimée en  nombre de cellules par rapport au Pôle Nord et sa distance est par rapport au  180ème méridien. Avec ce schéma, seules des opérations sur des entiers simples  sont nécessaire pour trouver l'identifiant de n'importe quelle feuille. Nous  utilisons l'identifiant cellule comme clé de recherche pour en extraire les  données depuis le disque et les mettre en cache dans des tables rapidement  accessibles au moment de l'exécution (hash). Des liens explicites entre cellules  sont seulement utilisés lorsque c'est nécessaire pour la rapidité d'exécution  mais dans les autres cas, nous gagnons en stockage et en maintenance en  utilisant les identifiants de cellules comme liens implicites. Ce type de  construction d'arbre quadrant est souvent appelé arbre quadrant linéaire  [13].


 
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