La simulation de terrains et d’écosystèmes en fonction des paramètres de l’environnement et du climat est un domaine scientifique et technique riche de nombreuses problématiques. Le défi provient non seulement de la complexité des phénomènes naturels sous-jacents qui façonnent le terrain, mais aussi de la conception d'outils de création qui devraient fournir un équilibre entre la précision physique et le contrôle précis de l'utilisateur permettant une édition interactive. Les techniques existantes, procédurales, à partir de données et d’apprentissage profond, ou de simulations physiques, se concentrent souvent séparément sur les reliefs montagneux telles que les chaînes de montagnes dendritiques à grande échelle, les écosystèmes en plaine, ou les glaciers à haute altitude. En revanche, la génération des paysages à l'interface de différents milieux, comme les plaines aux formes complexes et diversifiées de réseaux fluviaux sinueux, les régions côtières aux paysages variés allant de deltas inondés aux côtes rocheuses escarpées ont reçu moins d'attention en informatique graphique. Les objectifs scientifiques de la thèse sont de simuler et contrôler la dynamique des paysages de manière réaliste. Plus précisément, il s’agit de simuler les phénomènes aux interfaces et les interactions entre phénomènes naturels selon l’évolution des paramètres climatiques de l’environnement, permettre d’introduire du contrôle pour la génération de paysages réalistes selon l’intention de l’artiste ou du designer, et dépasser la limite de résolution existante en étendant les modèles de générations à des scènes de grande taille. Sur le plan stratégique, la thèse doit permettre de renforcer un nouvel axe de recherche au sein de l’équipe ARCHES du LIRIS portant résolument sur la modélisation et la simulation en informatique graphique des effets climatiques.
Positionnement scientifique et défis
L’originalité du sujet est de chercher à repousser les limites de la simulation en informatique graphique en recherchant une synergie à l’interface de l’informatique graphique et d’autres domaines scientifiques comme la géomorphologie ou la botanique.Notre approche consiste à combiner des modèles physiques adaptés, à introduire des termes correctifs dans les équations, à utiliser les capacités de parallélisme offert par les cartes graphiques, ou des modèles vectoriels capables de représenter des objets avec un plus haut niveau de détail, avec une moindre coût mémoire.Sur le plan des phénomènes étudiés, nous cherchons à modéliser de paysages réalistes pouvant être caractérisés comme à l’interface de régions aux propriétés physiques, biologiques ou environnementales différentes. L’objectif est la simulation d’érosion côtière donc à interface entre la mer et la terre, la simulation de végétation à la limite des reliefs montagneux ou désertiques, ou encore la génération de glaciers à la limite de la ligne de fonte des neiges.