Simulation et rendu de fluide en synthèse d’images

Sujets de thèse 2013

Intitulé de la thèse
Simulation et rendu de fluide en synthèse d’images
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Informatique, électronique
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Spécialité de doctorat : Informatique et Applications

Lieu de travail
Département XLIM-SIC
UMR CNRS 7252
Bât. SP2MI, Téléport 2,
Bvd Marie et Pierre Curie, BP 30179
86962 Futuroscope Chasseneuil Cedex
France
Date Limite de candidature : 01/07/2013
Laboratoire d’accueil : XLIM/SIC

Présentation de l’équipe de recherche
Les thématiques de l’équipe IG concernent la modélisation, l’animation et la visualisation d’objets complexes structurés en dimensions arbitraires. L’originalité de nos approches, sur le plan national et international, concerne les modèles et les opérations établies autour des représentations topologiques et géométriques. Nous travaillons à la fois sur les modèles topologiques (statiques et dynamiques) et les opérations correspondantes, leur utilisation dans le cadre de l’animation et la simulation, et leur mise en oeuvre sûre dans des noyaux de modeleurs génériques (grâce aux méthodes formelles). Ceci est complété par nos travaux concernant les espaces discrets, l’animation d’objets structurés et leur affichage réaliste basée ou non sur des calculs de simulation d’éclairage.

Nos travaux portent également sur des aspects plus théoriques: représentation et opérations pour les modèles topologiques et géométriques hiérarchiques; calcul de propriétés topologiques telles que l’homologie; modèles géométriques discrets; et plus récemment, les modèles géométriques basés sur les algèbres géométriques.

Résumé de la thèse en français
Les travaux précédemment menés à l’institut de recherche XLIM ont permis de mettre en évidence la possibilité de reproduire des écoulements complexes diphasiques comme des vagues déferlantes sous la forme de forces extérieures couplées à un solveur d’équations de la mécanique des fluides. Ce modèle permet d’offrir à l’utilisateur un haut niveau de contrôlabilité et permet de simuler plusieurs types de vagues déferlantes dans le temps et dans l’espace. Il permet également d’établir un bon compromis entre temps de calculs et réalisme dynamique et visuel. L’idée ici est d’étendre ces travaux en unifiant ce modèle afin de reproduire d’autres phénomènes comme des avalanches, tornades, tourbillons et même tsunamis. Une attention particulière sera également portée sur les changements topologiques et le rendu de la surface libre du fluide afin d’obtenir des résultats réalistes.

Résumé de la thèse en anglais
Previous works at XLIM show the possibility to reproduce complex two-phase flows such as breaking waves with parametrics external forces coupled solver equations of fluid mechanics. This model allows to simulate several types of breaking waves in time and space, with a good compromise between computation time and dynamic and visual realism. In this PhD Thesis, we want to extend this model to reproduce other phenomena such as avalanches, tornadoes, whirlpools and tsunamis.

Description complète du sujet de thèse
La simulation de fluide vise à reconstituer le comportement physique d’un fluide tant au niveau dynamique que visuel. De nombreuses approches ont été proposées en synthèse d’images afin d’obtenir des résultats convaincants et ont donné lieu à des solutions commerciales permettant d’enrichir les possibilités conceptuelles des infographistes. Cependant, la plupart de ces méthodes ne simulent que des écoulements simples, ce qui limite actuellement les possibilités de ces outils. A titre d’exemple, aucune méthode ne permet à ce jour de simuler des phénomènes complexes comme des avalanches poudreuses, des tornades ou des tsunamis. Au niveau physique, ces phénomènes soulèvent de nombreuses questions scientifiques du fait de la complexité des échanges mis en jeu. Au niveau géométrique et topologique, la surface libre est souvent caractérisée par d’importants changements topologiques qu’il est nécessaire de représenter afin d’obtenir des résultats visuellement réalistes.

Les travaux précédemment menés à l’institut de recherche XLIM ont permis de mettre en évidence la possibilité de reproduire des écoulements complexes diphasiques comme des vagues déferlantes sous la forme de forces extérieures couplées à un solveur d’équations de la mécanique des fluides. Ce modèle permet d’offrir à l’utilisateur un haut niveau de contrôlabilité et permet de simuler plusieurs types de vagues déferlantes dans le temps et dans l’espace. Il permet également d’établir un bon compromis entre temps de calculs et réalisme dynamique et visuel. L’idée ici est d’étendre ces travaux en unifiant ce modèle afin de reproduire d’autres phénomènes comme des avalanches, tornades, tourbillons et même tsunamis. Une attention particulière sera également portée sur les changements topologiques et le rendu de la surface libre du fluide afin d’obtenir des résultats réalistes.

Outre l’apport de ces travaux dans le domaine de la création graphique, des arts numériques et de la visualisation scientifique, ces recherches s’inscrivent également dans la gestion de la prévention des risques environnementaux et s’appuient sur une collaboration forte entre deux équipes-projets de XLIM, en alliant les compétences en topologie (IG) et en simulation de fuide (SIR)

Objectifs scientifiques de la thèse
– simulation d’écoulements par une approche lagrangienne
– simulation multiphases (avec changement d’état: liquide, gazeux et liquide)
– simulation de phénomènes naturels de type écoulement: avalanches, tornades, tourbillons, tsunamis
– rendu de la surface par une approche basée sur la topologie

Compétences à l’issue de la thèse
– Animation basée physique
– Modèles lagrangiens
– Simulation de fluides (équations de Navier-Stokes)
– Rendu d’objets déformables
– Modèles topologiques en modélisation et animation
– Communication scientifique:
– Publication de travaux scientifiques
– Rédaction d’articles, de synthèses,…

Mots clés (séparés par des virgules)
Animation basée physique, Simulation de fluides, Rendu d’objets déformables
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
– Connaissances en synthèse d’images
– Quelques connaissances en physique (lois de Newtons,…)
– Bonne maîtrise du C++
– Une première expérience de programmation avec CUDA ou OpenCL serait un plus

Modalité de dépôt de candidature
CV + relevé de notes (M1 et M2) + lettre de motivation à envoyer au directeur de thèse

Date limite de candidature
30 avril 2012

Directeur de thèse
Pr. Philippe Meseure
Adresse mail du directeur de thèse : Philippe.Meseure@univ-poitiers.fr
Téléphone Directeur de thèse : +33 5 49 49 74 68

Co-directeur de thèse
Emmanuelle Darles (MCF)
Adresse mail du co-directeur de thèse : emmanuelle.darles@univ-poitiers.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : +33 5 49 49 74 34
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON
Thèse pour Action transverse : NON
Fichier annexe (pdf) : sujet-2

Recherche

Menu principal

Haut de page