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Technologie de traitement de l'environnement - 6. Maillage géométrique de l`environnement
argaiv1980
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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

6. Maillage géométrique de l'environnement


Les techniques d'avant-garde en matière de maillage triangulaire  d'environnement et d'algorithmes de calcul du niveau de détail sont destinés à  exploiter les capacités des périphériques 3D en terme de calculs de  transformation géométrique et d'éclairage [9]. Cependant, comme Flight Simulator  doit pouvoir tourner à la fois sur des configurations anciennes et récentes,  nous exécutons nos calculs de maillage triangulaire sur une base technique  introduite par Lindstrom [5], Pajarola [7], Duchaineau [11] et d'autres, faisant  collectivement référence ici à la triangulation restreinte d'arbres quadrants  (Restricted Quad tree Triangulation : RQT). La RQT génère un maillage sans  couture dont la complexité dépend surtout de l'inégalité du terrain et est  réglable par un simple filtre d'espace écran (erreur métrique) réglable par  l'utilisateur et permettant l'adaptation au PC et aux préférences de chacun.

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Figure 5 : Section d'environnement maillée triangulaire avec  l'algorithme RQT

L'algorithme RQT tel qu'il est publié est en réalité prévu pour une Terre  "plate" où le point de référence d'élévation est le niveau de la mer, considéré  comme un plan infini. Comme Flight Simulator modélise le rotondité de la Terre,  nous avons dû modifier l'algorithme en conséquence. Le problème majeur est que  le RQT non modifié tend à éliminer la presque totalité des sommets de polygones  constituant les zones sans relief comme les océans, qu'il interprète comme  totalement plats. La solution consiste à augmenter l'erreur métrique pour chaque  point du maillage en nous basant sur la hauteur de courbure de la Terre  au-dessus de la ligne reliant les points voisins opposés. Le résultat est un  accroissement de l'erreur métrique approximativement proportionnelle à la  distance de ses voisins. Plus grande est l'erreur métrique, moins un point sera  éliminé du maillage triangulaire. Cet artifice permet de préserver la rotondité  de la Terre dans les grandes étendues plates.

Afin d'éviter la monopolisation des ressources processeur, le moteur  d'environnement ne recalcule pas la maille lors de chaque image affichée. En  fait, la maille est calculée et triangulée par incréments et le résultat est  ajouté au tracé de scène lorsqu'il devient disponible, utilisant un procédé à  double mémoire tampon.

Une fois le maillage triangulaire effectué, les sommets des mailles doivent  être transformés afin de tenir compte de la rotondité de la Terre. Flight  Simulator utilise le modèle ellipsoïdal défini par le World Geodesic System 1984  ou WGS 84  [12]. WGS 84 utilise un système de coordonnées rectangulaires  géocentrique avec le centre de masse la Terre comme  origine. Les axes X, Y et Z sont représentés Figure 6. Chacun d'eux a pour  origine le centre de masse de la Terre. L'axe X traverse l'équateur au niveau du  premier méridien. L'axe Y intercepte l'équateur à 90 degrés de longitude Est.  L'axe Z traverse le Pôle Nord.

La longitude, ?, est la mesure de l'angle dans le plan X-Y depuis l'axe X  vers l'axe Y. La latitude géodétique, f, est constituée de l'angle formé par le  plan X-Y et le normal de référence ellipsoïde à ce point. L'altitude, h, est la  hauteur en mètres au-dessus de la surface ellipsoïde, que nous utilisons comme  notre référence du niveau de la mer.

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Figure 6: Le système de coordonnées WGS 84 [12]

 

La conversion depuis les latitude, longitude et altitude au-dessus du niveau  de la mer en coordonnées cartésiennes est relativement simple et directe à  l'aide de l'équation 4-14 des spécifications WGS 84 :

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Où :

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a = 6378137.0 mètres (Rayon de la Terre à l'Equateur)
b = 6356752.3142 mètres  (Rayon de la Terre aux Pôles)
e = 8.1819190842622 x 10-2 (ellipsoïde  excentrique)

Les équations doivent être évaluées en utilisant le mode 64 bits virgule  flottante afin de prévenir une perte de précision. Les sept digits significatifs  des nombres représentés sur 32 bits ne sont pas suffisants pour représenter un  point avec une incertitude de moins d'un mètre. Etant donné que Direct 3D (dans  notre cas) utilise des flottants 32 bits pour transporter les données de rendu  d'images, les coordonnées finales doivent être converties en offsets 32 bits  sous peine d'une erreur de plusieurs centaines de mètres (voir Figure 7). Le  process serait simplifié si chaque cellule intégrait sa propre origine locale et  une table de translation de type "world-to-camera", mais des erreurs de positionnement seraient alors visibles entre les  cellules en raison de l'imprécision due au calcul en virgule flottante. Par  conséquent, toutes les cellules doivent avoir une origine locale  identique.
 

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 Figure 7: Diagramme montrant WGS 84, l'origine locale et les  axes camera.

 

Comme le point de vue se déplace, l'origine locale doit être périodiquement  mise à jour afin de la conserver dans un périmètre de quelques kilomètres du  point de vue. D'un autre côté, une perte de précision a comme résultat de faire  bouger l'environnement lorsque le point de vue se déplace, intéressant mais  indésirable cependant. Lorsque nous mettons à jour l'origine locale, tous les  vertex de chaque cellule de l'arbre doivent être recalculés en fonction de la  nouvelle origine. Comme cela prend le temps de plusieurs images affichées, les  nouvelles données sont stockées dans une seconde mémoire tampon et ne sont  activées que lorsque l'ensemble est recalculé afin d'éviter des sauts d'image  visibles.

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