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Détection de collision par lancer de rayon : la quête de la performance

Vous êtes cordialement invités à venir assister à la soutenance de thèse de François Lehericey qui se tiendra le mardi 20 septembre 2016 à 14h en salle Métivier, ainsi qu'au pot qui suivra en salle Sein.

 

Résumé :

La détection de collision est une tâche essentielle pour la simulation physique d’environnements virtuels. De nos jours, la détection de collision est l’un des goulets d’étranglement calculatoire dans les applications de réalité virtuelle dû à la complexité des environnements que l’on souhaite simuler et par la contrainte d’interaction en temps-réel. Nous avons concentré nos travaux sur la seconde étape de la détection de collision (narrow-phase) dans laquelle les tests de collisions sont effectués sur des paires d’objets. Contrairement à la première étape, les tests de collisions sont effectués sur des versions détaillées des modèles géométriques et sont donc très sensible au niveau calculatoire à la complexité géométrique de ceux-ci.

Cette thèse vise à améliorer les performances de la détection de collision lors de l’utilisation d’objets géométriques complexes (formes représentées par un maillage, éventuellement concave et/ou déformable). Nos méthodes permettent d’accélérer le calcul de la narrow-phase. Les algorithmes proposés peuvent être implémentés sur GPU pour profiter de leur puissance de calcul et ainsi encore améliorer les performances.

Pour réaliser la narrow-phase, nous proposons un pipeline adapté à une implémentation GPU. Ce pipeline permet de réaliser la narrow-phase à l’aide d’algorithmes basés lancer de rayon. Notre méthode repose sur un principe commun où tous les tests de collision sont effectués par lancer de rayon à partir des sommets des objets. Cette généricité nous permet de réaliser les tests sur des maillages ayant n’importe quelles propriétés (rigide ou déformable, convexe ou concave). Les algorithmes de lancer de rayon utilisés étant dynamiquement choisis en fonction des propriétés des objets pour optimiser les performances.

Nous avons généralisé la méthode de détection de collision utilisée dans le pipeline pour supporter, en plus des objets volumiques (représentés par leurs surfaces), des objets surfaciques (tels que des tissus). Cette méthode est compatible avec le pipeline proposé et permet de réaliser des tests de collisions entre n’importe quelle combinaison d’objets volumiques et surfaciques.

De plus nous proposons d’exploiter la cohérence temporelle pour améliorer les performances. Le résultat de la détection de collision (points de contacts) est généralement très semblable entre deux pas de temps successifs. Suite à cette observation, nous proposons un algorithme de lancer de rayon itératif qui intègre le résultat du pas précédent pour exploiter cette cohérence temporelle. Cet algorithme peut être utilisé conjointement avec des algorithmes de lancer de rayon standard. Il permet de remplacer certains tests unitaires pour mettre à jour de manière incrémentale le résultat de la détection de collision. L’algorithme de lancer de rayon itératif est ajouté au pipeline en tant qu’alternative aux autres algorithmes de lancer de rayon et est utilisé prioritairement dû à son faible coût calculatoire comparé aux autres algorithmes.

Speaker: 
François Lehericey
Date: 
Tuesday, 20. September 2016 - 14:00
Place: 
IRISA Rennes, Campus de Beaulieu - Salle Métivier
Defense Type: 
Composition of jury: 

Composition du jury :

- François Faure, Professeur, Université Joseph Fourier / Rapporteur
- Laurent Grisoni, Professeur, Université Lille 1 / Rapporteur
- Bruno Raffin, Directeur de recherche, INRIA Grenoble / Examinateur
- Jean-Louis Pazat, Professeur, INSA Rennes / Examinateur
- Valérie Gouranton, Maître de conférences, INSA Rennes / Co-encadrante
- Bruno Arnaldi, Professeur, INSA Rennes / Directeur de thèse