Brevet FR2953963A1 — publié le 20110617

Procédé de génération d'une représentation graphique en temps réel d'un univers virtuel, dispositif et programme d'ordinateur correspondants. 1. Domaine de l'invention L'invention se rapporte au domaine de la simulation d'univers virtuels sur une interface graphique et notamment à la simulation d'univers virtuels complexes, par exemple des univers virtuels associées à des simulateurs de vol, et notamment des univers virtuels en trois dimensions (3D). La simulation d'un tel univers virtuel nécessite la synthèse d'images bidimensionnelles (2D) ou tri-dimensionnelles (3D). 2. Art antérieur Afin d'obtenir des simulations en totale « immersion », les simulateurs doivent répondre à plusieurs contraintes. D'une part, l'univers simulé doit être le plus proche possible de la réalité. D'autre part, pour avoir une animation fluide et en temps réel, il est nécessaire de produire une image au moins toutes les 16 ms, ce qui correspond à environ 60 images par seconde. Dans le cas des simulateurs de vol, par exemple, le volume d'informations à traiter est particulièrement important en raison de la très grande distance de visibilité. Ainsi à une altitude de 16000 mètres, un pilote d'avion de chasse peut voir par temps clair jusqu'à 400 kms ou plus. Un pilote d'hélicoptère verra certes moins loin, mais l'univers devra être plus détaillé car il sera plus près du sol. Il existe un besoin grandissant de pouvoir visualiser de manière rapide et précise, en temps réel, des scènes de grande taille, nécessitant donc un grand nombre d'informations, et comprenant une quantité d'objets toujours croissante. Ces scènes doivent être restituée avec une résolution maximale appréciable par l'oeil humain et doivent se rapprocher au maximum de la réalité, qu'il s'agisse d'une scène d'arrière-plan ou de premier plan. Or, une augmentation de la résolution d'un terrain polygonal d'un facteur 2, par exemple, entraîne une inflation de l'ordre de 400 % des données nécessaires à sa modélisation. De plus, une fois l'univers construit et optimisé pour la visualisation, la modification d'éléments de l'univers virtuel comme du terrain nécessite de reconstruire et de ré-optimiser l'univers, ce qui suppose de nombreux calculs, rendant difficile une restitution en temps réel. Les approches traditionnelles consistent à modéliser la scène avec un nombre toujours croissant de primitives simples, de type polygones (plus précisément des triangles), en s'appuyant sur des cartes graphiques toujours plus performantes. Cependant, l'accroissement de cette puissance apparaît aujourd'hui insuffisante au regard de l'accroissement de la demande. Des techniques de l'art antérieur ont permis de définir des modèles permettant d'optimiser le réalisme, comme les nuages de points, les splines, les surfaces de subdivision, les techniques procédurales, l'optimisation de polygones ou les surfaces implicites. En particulier, certaines techniques de l'art antérieur génèrent un univers virtuel en trois dimensions (3D) à partir d'une base de données organisée selon une structure multi-couches. Ainsi, l'univers virtuel est découpé en une structure en couches comprenant au moins une couche 3D, associée par exemple à l'altimétrie du terrain. Cette structure peut également comprendre des couches 2D. Une telle structure présente un intérêt tout particulier pour la modélisation et la visualisation d'une scène représentant un environnement très vaste comprenant des objets, tels que des routes, des rivières, des lacs, et des véhicules par exemple, et plus généralement des objets 2D ou 3D. Cette structure multi-couches peut être mémorisée dans une base de données. L'une de ces techniques consiste à partitionner l'univers selon une carte 3D présentant une exagération des reliefs de l'environnement. Cet univers est partitionné en une structure multi-couches comprenant une première couche 3D qui comporte des données topologiques pour représenter le terrain, à savoir la couche d'altimétrie et une couche 2D dans laquelle sont insérées les données d'une carte routière 2D qui sont stockées dans une base de données. Des données relatives par exemple à des lacs, des maisons ou d'autres objets peuvent être également stockées avec celles de la carte routière. Dans cette technique, les données des cartes routières sont converties en données 3D, modélisées par des polygones puis lissées par des splines. Une fois la couche d'altimétrie modélisée, elle est assemblée avec la couche des cartes 2D pour qu'enfin la structure englobant les deux couches soit visualisée au moyen d'une technique de rastérisation. Un inconvénient de cette technique de génération d'univers 3D est qu'elle ne permet pas une représentation fidèle de l'univers virtuel que l'on tend à modéliser. En effet, pour mieux visualiser le relief, et les déformations de celui-ci, les données du terrain sont multipliées par un facteur compris entre 1,2 et 1,8. Celles de la route sont réalisées au moyen d'une déformation polynomiale des courbes de Bézier utilisées pour lisser les routes. Un autre inconvénient de cette technique est que ce système est basé sur deux couches, une couche représentant l'altimétrie et une couche comportant tous les objets de l'univers sans distinction. Une autre technique de génération d'univers virtuels 3D en structures multicouches, notamment décrite dans l'article de E. Bruneton et F. Neyret, «Real-time rendering and editing of vector based terrains » (EUROGRAPHICS 2008, Volume 27, Number 2), consiste à peupler un terrain très vaste avec divers objets tels que des routes, des rivières, des lacs, ou des champs. A chaque groupe d'objets est attribuée une couche. De manière plus précise, des données vectorielles sont agencées en plusieurs couches associées chacune à un groupe d'objet. Ainsi, la structure multi-couches de l'univers virtuel comprendra une couche pour le terrain, une couche pour les routes et une couche pour les rivières par exemple. Chaque couche est assimilée à un graphe dans lequel des noeuds, des courbes et des surfaces, appelés éléments graphiques, sont interconnectés. L'apparence de chaque objet est alors utilisée comme élément de texturation lors du rendu de la couche de terrain. Cette technique de génération permet de résoudre le problème de gestion de volume de données en partitionnant l'univers en une structure multi-couches, où chaque couche correspond à un groupe d'objets. Ainsi, il devient plus facile de modifier un objet compris dans une couche sans, pour autant, recalculer la totalité des données de l'ensemble des couches. Cependant, elle présente pour inconvénient de décrire des objets vectoriels qui n'ont pas de consistance géométrique dans l'espace : leur apparence est calculée puis plaquée comme une texture sur l'altimétrie, déformant cette dernière au besoin. L'intégrité du système de couches n'est donc pas préservée tout au long du processus de rendu puisque que le rendu de la couche de terrain utilise le rendu des objets tels que les routes ou les rivières. En outre, afin de réduire le temps de calculs, d'autres techniques de l'art antérieur mettent en oeuvre une gestion complexe de niveaux de détails. Ainsi, il y a tant de types d'objets dans un univers virtuel qu'il est particulièrement difficile de définir un unique modèle permettant à la fois de minimiser le nombre de primitives et le temps de rendu. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique de génération d'univers virtuel 3D, qui permette une modélisation, une visualisation et une simulation de l'univers virtuel en temps réel plus proches de la réalité par rapport aux techniques antérieures. Un objectif de l'invention est également de proposer une technique de génération qui permette un calcul plus rapide des données associées aux objets de l'univers virtuel à simuler. Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle technique qui permette de déformer réellement la géométrie des objets dans l'univers virtuel. Un autre objectif de l'invention est de fournir une technique de génération qui permette d'améliorer le rendu des fonds de scène sans augmenter le volume des données. L'invention a encore pour objectif de proposer une technique de génération qui permette de décorréler la croissance des quantités de données de l'amélioration de la qualité graphique. 4. Exposé de l'invention L'invention propose une solution qui ne présente pas ces inconvénients de l'art antérieur, sous la forme d'un procédé de génération de données d'images représentatives d'un univers virtuel, comportant une pluralité d'objets, destinées à être restituées en temps réel sur au moins un écran, ledit univers virtuel étant défini par une structure multi-couches constituée d'au moins deux couches d'objets. Selon l'invention, ladite structure comprend une couche fondamentale, en trois dimensions, définissant une surface en relief, et au moins une couche plane, en deux dimensions, portant un type d'objets prédéterminé, chacun desdits types d'objets prédéterminés étant associé à un type de modélisation prédéterminé et/ou à une technique de rendu prédéterminée, en fonction de caractéristiques fondamentales des objets du type d'objets correspondant, chacun desdits objets étant défini par au moins une information de reconstruction correspondante. Selon l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes : - projection de ladite ou desdites couches planes sur ladite couche fondamentale, délivrant une représentation tri-dimensionnelle (3D) de chacune des couches ; - génération d'un rendu de chacune des couches, à partir desdites informations de reconstruction des objets de ladite couche, à l'aide de la technique de rendu prédéterminée et du type de modélisation associés à ladite couche, de façon à obtenir une couche modélisée ; - fusion des rendus de chacune desdites couches modélisées, de façon à obtenir une représentation globale destinée à alimenter le ou lesdits écrans. En d'autres termes, le procédé selon l'invention permet de modéliser et simuler un univers virtuel pour différents environnements, en découpant cet univers en couches d'objets. Ainsi, l'univers virtuel est composé à la fois d'une couche fondamentale, ou couche d'altimétrie, en trois dimensions, correspondant par exemple au relief du terrain, et de couches dites de planimétrie, construites comme des cartes en deux dimensions, et que l'on projette, ou plaque, ensuite sur la couche fondamentale, pour qu'elles épousent le relief. Un principe de l'invention est de sélectionner un modèle, ou type de modélisation, optimal (parmi un ensemble de modèles disponibles, pouvant le cas échéant évoluer dans le temps, par exemple si un nouveau modèle est créé), c'est- à-dire une méthode de construction et de rendu d'un objet, en fonction d'informations de base relatives à l'objet considéré, pour chaque type d'objets de l'univers simulé. On rassemble ainsi les objets qui peuvent utiliser une même modélisation au sein de "couches" afin d'obtenir ainsi une structure multi-couches contenant plusieurs couches, ces couches pouvant être modélisées par plusieurs modèles, puis d'effectuer un rendu couche par couche, selon la technique de rendu choisie. On pourra par exemple avoir une couche pour les arbres, une couche pour les bâtiments, une couche pour les routes, une couche pour les cours d'eau, une couche pour les lacs,... De ce fait, selon l'invention, le rendu global peut être réalisé à partir de plusieurs techniques de rendu, la meilleure technique étant à chaque fois utilisée pour chaque objet. Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive de la modélisation et de la génération d'une représentation graphique en temps réel d'un univers virtuel 3D découpé en une structure multi-couches, à l'aide de plusieurs techniques de rendu (la technique la plus adaptée étant à chaque fois associée à une couche donnée). Ceci permet d'obtenir une modélisation efficace et une restitution plus réaliste de l'univers. Contrairement aux techniques de l'art antérieur, la gestion indépendante par couches de l'invention permet de considérer des objets ayant une consistance géométrique dans l'espace, et ainsi d'instancier des objets complexes tout en gérant leurs occultations réciproques. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le procédé de génération comprend une étape de mémorisation de chacune des couches modélisées de ladite structure, de façon que la modification d'une couche donnée suite à un événement provoque une nouvelle génération du rendu de ladite couche donnée, sans altération des autres couches modélisées. Chaque couche de la structure multi-couches est en effet définie de manière indépendante des autres, de façon à être modifiée facilement sans altérer les autres couches et la structure multi-couches. Ainsi, si une modification de certains objets d'une couche est requise, le procédé permettra de limiter la génération du rendu modifié à la modification du rendu de la ou des couches associées à ces objets. Par exemple, la simulation d'une inondation n'entraînera une modification que des couches «rivières» et « lacs », qui seront ensuite projetées sur les couches non modifiées, la représentation de l'eau pouvant recouvrir une route, sans que la couche « routes » soit recalculée (la route ré-apparaissant également, sans recalcul pour cette couche, après le retrait de l'eau). De la même façon, l'invention permet également une modification plus rapide d'un objet dans une couche. Ainsi, le procédé permet d'ajouter de nouvelles informations dans une couche sans avoir à recalculer l'univers entier, en particulier lorsque des cartes géographiques sont mises à jour à partir de nouvelles informations satellites par exemple. Dans ce cas, seules les couches concernées sont mises à jour, par exemple à partir des objets correspondant aux informations à traiter, en provenance d'un système d'information géographique (SIG). Ainsi, la solution de l'invention fournit une technique de génération qui permet une grande liberté et offre une grande facilité dans le choix d'insertion et de suppression des couches, ou d'objets d'une couche. Il s'agit ici d'un avantage important de la solution de l'invention, lorsque le volume de données de l'univers virtuel à simuler est de l'ordre du Téra octets, par exemple pour une mise en oeuvre de l'invention dans un simulateur de vol nécessitant la simulation d'un terrain vaste comme la France. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdites informations de reconstruction desdits objets appartiennent au groupe comprenant au moins: - la dimension des objets ; - le relief du terrain dudit univers virtuel ; - l'existence d'un point d'insertion de l'objet dans ledit univers virtuel ; - la définition de l'objet à partir d'une courbe génératrice ; - la définition de l'objet à partir d'une surface. Par exemple, des couches (ou au moins une couche) peuvent être associées aux objets définis à partir d'un point d'insertion dans la scène, dits objets ponctuels. Il peut s'agir d'objets statiques, comme des arbres ou des maisons, ou d'objets mobiles, comme des voitures, des avions, des bateaux ou des trains par exemple. D'autres couches peuvent regrouper les objets dits « linéaires » définis par exemple à partir d'une courbe génératrice, comme des routes, des rivières, des lignes de chemin de fer. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite étape de génération du rendu d'une couche comprend les sous-étapes suivantes : - sélection d'une modélisation à appliquer à ladite couche, de façon à optimiser son rendu ; - sélection d'une technique de rendu pour ladite couche en fonction de ladite modélisation sélectionnée ; - génération du rendu de chacune desdites couches mémorisées . Ainsi, à chaque couche est associée une modélisation et un rendu spécifique et optimisé (au sens du réalisme et du temps de calcul). L'invention propose d'associer une couche de l'univers à un groupe d'objets en particulier et de proposer pour chacun de ces groupes d'objets la technique de modélisation la mieux adaptée ainsi que la technique de rendu la mieux adaptée, et à préserver le contenu de chaque couche depuis l'étape de modélisation jusqu'à l'étape de rendu global de la structure multi-couches, sans recourir à un assemblage de données des couches. L'invention permet ainsi par rapport aux techniques antérieures, un calcul plus rapide et plus simple des données contenues dans chaque couche, et permet donc à l'utilisateur d'effectuer, pour chaque couche, une modélisation et un rendu beaucoup plus rapidement que les techniques de l'art antérieur. Dans un mode particulier de réalisation, un point de vue et des conditions d'illumination communes à toutes les couches sont utilisées. Ce mode de réalisation particulier offre ainsi l'avantage d'assurer une cohérence visuelle. Selon les modes de réalisation, des modélisations différentes peuvent être choisies pour un type d'objets. Par exemple, une forêt peut être considérée comme incluse dans la couche des objets surfaciques, ou au contraire comme une pluralité d'arbres, chacun étant considéré comme appartenant à une couche ponctuelle. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite sous-étape de sélection d'une modélisation tient compte d'au moins un des critères appartenant au groupe comprenant : - le réalisme attendu du rendu ultérieur; - le temps de calcul nécessaire à l'obtention du rendu ultérieur. Ladite sous-étape de sélection de la modélisation de la couche permet d'obtenir des courbes et des surfaces lisses intrinsèquement multi-résolution. Ladite sous-étape de sélection d'une modélisation peut notamment aboutir au choix d'un modèle polynomial, par exemple le modèle polynomial NURBS (« Non Uniform Rational B-Splines » en anglais). En effet, les modèles polynomiaux offrent l'avantage de permettre un réalisme important tout en diminuant de manière significative le volume de données, comparativement aux modèles polygonaux traditionnels. Enfin ils permettent de modifier localement les objets qu'ils modélisent avec une grande souplesse. Ladite sous-étape de sélection d'une modélisation peut également aboutir au choix d'un modèle de surface paramétrique. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite sous-étape de sélection d'une technique de rendu tient compte d'au moins un des critères appartenant au groupe comprenant : - le réalisme attendu du rendu ultérieur ; - le temps de calcul nécessaire à l'obtention du rendu ultérieur. Ladite sous-étape de sélection d'une technique de rendu peut par exemple aboutir au choix d'une technique de rendu telle que la rastérisation ou le lancer de rayons. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le procédé de génération comprend une étape préalable de définition des modélisations et/ou des techniques de rendu prédéterminées. Par exemple, ladite étape préalable de définition des modélisations et/ou des techniques de rendu peut être mise en oeuvre par un paramétrage interactif de l'utilisateur avant ou pendant la visualisation dudit univers virtuel ou grâce à des fichiers de configuration prédéfinis accessibles localement ou à distance. Ainsi, le procédé de l'invention offre l'avantage de proposer une solution évolutive, permettant notamment la prise en compte de nouvelles modélisations ou de nouvelles techniques de rendu. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le procédé de génération comprend une étape préalable de définition de règles comportementales associées à au moins un desdits types d'objets prédéterminés. En particulier, lesdites règles comportementales peuvent permettre d'assurer que chaque couche se comporte en symbiose avec les autres. Selon une caractéristique particulière de l'invention, ladite étape de fusion tient compte d'au moins une desdites règles comportementales prédéfinies. Selon le procédé de l'invention, chaque couche reste indépendante des autres, tant du point de vue de la modélisation que du point de vue de la visualisation et ceci jusqu'au rendu de chacune des couches. La fusion des couches n'est donc réalisée qu'en tout dernier lieu. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le rendu global de la structure multi-couches est obtenu au moyen de composantes de colorimétrie et de profondeur agencées dans une mémoire tampon, par exemple dans une mémoire tampon spécialisée dans le rendu d'images, comme un FBO (« Frame Buffer Object» en anglais), associée à chacune desdites couches, et comprenant des texels de rendu. L'élaboration de la visualisation globale de la structure multi-couches est par exemple déterminée en fonction des texels de rendu visibles et se trouvant au plus près d'un point d'observation, de manière à gérer les occultations. Ainsi, l'invention permet notamment d'optimiser les techniques de modélisation et de rendu pour chaque couche de la structure multi-couches et facilite également une gestion plus fine des objets. Selon un autre aspect, l'invention concerne aussi un dispositif de génération de données d'images représentatives d'un univers virtuel, comportant une pluralité d'objets, destinées à être restituées en temps réel sur au moins un écran, ledit univers virtuel étant défini par une structure multi-couches constituée d'au moins deux couches d'objets. Un tel dispositif comprend en particulier des moyens de définition de ladite structure par une couche fondamentale, en trois dimensions, définissant une surface en relief, et au moins une couche plane, en deux dimensions, portant un type d'objets prédéterminé,chacun desdits types d'objets prédéterminés étant associé à un type de modélisation prédéterminé et/ou à une technique de rendu prédéterminée, en fonction de caractéristiques fondamentales des objets du type d'objets correspondant, chacun desdits objets étant défini par au moins une information de reconstruction correspondante. Selon l'invention, ce dispositif comprend également des moyens de : - projection de ladite ou desdites couches planes sur ladite couche fondamentale, délivrant une représentation tri-dimensionnelle (3D) de chacune des couches ; - génération d'un rendu de chacune des couches, à partir desdites informations de reconstruction des objets de ladite couche, à l'aide de la technique de rendu prédéterminée et du type de modélisation associés à ladite couche, de façon à obtenir une couche modélisée ; - fusion des rendus de chacune desdites couches modélisées, de façon à obtenir une représentation globale destinée à alimenter le ou lesdits écrans. Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en oeuvre du procédé de simulation décrit précédemment lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, ledit programme peut notamment être exécuté au moins en partie par au moins un processeur d'une carte graphique. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention pourront apparaître plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif mais non limitatif et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un paysage selon l'invention, dans lequel on aperçoit les différents objets le composant ; - la figure 2 présente un découpage en couches de l'univers virtuel associé au paysage de la figure 1 de façon à construire une structure multi-couches représentative de cet univers virtuel ; - la figure 3 représente un dispositif mettant en oeuvre l'invention ; - la figure 4 présente un schéma illustrant les étapes du procédé de génération de l'invention selon un mode de réalisation particulier; - la figure 5 précise l'étape de génération du rendu d'une couche d'objets, selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention ; - la figure 6 illustre le rendu d'une couche d'objets, selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, par des composantes de texture d'une mémoire tampon spécialisée dans le rendu d'images; - la figure 7 illustre l'étape de rendu des couches d'une structure multi- couches, selon un mode particulier de réalisation du procédé selon l'invention ; - la figure 8 illustre selon l'invention le fonctionnement d'un programme de rendu spécifique d'une structure multi-couches lors de l'étape de fusion du procédé selon l'invention, dans un mode particulier de réalisation. 6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention 6.1 Principe général Le principe de l'invention consiste à déterminer le modèle optimal pour chaque type d'objets de l'univers simulé, et notamment les objets 3D, puis à rassembler les objets qui utilisent la même modélisation au sein de structures appelées "couches" afin d'obtenir ainsi une structure multi-couches contenant plusieurs couches avec plusieurs modèles, puis d'effectuer un rendu couche par couche, le rendu global étant réalisé à partir de plusieurs techniques de rendu. Ainsi, le procédé selon l'invention permet de visualiser et simuler un univers virtuel "polymorphe", c'est-à-dire composé d'objets de type différents, et ceci grâce à une visualisation hybride multi-rendus, à l'inverse des techniques de l'art antérieur. L'un des avantages du procédé de l'invention est de préserver jusqu'à la phase de rendu ces différences, en permettant une cohabitation des modèles et des rendus optimaux pour chaque couche. En outre, puisque les couches ne sont pas fusionnées, l'invention propose ainsi une solution souple, qui permet une modification de l'univers en intervenant directement sur la couche concernée. Ainsi des événements issus de la simulation peuvent avoir de réelles répercussions sur la base de données. En particulier, la solution selon l'invention permet la création de nouvelles couches à partir de missions de reconnaissance et leur insertion dans la structure multi-couches représentant l'univers sans avoir à recalculer l'ensemble des couches de la structure multi-couches. Contrairement aux techniques de l'art antérieur, l'invention permet de plus de considérer des objets ayant une consistance géométrique dans l'espace, et ainsi d'instancier des objets complexes tout en gérant leurs occultations réciproques. Un autre avantage de la solution de l'invention est d'être compatible avec des contraintes de temps réel. 6.1.1 Exemple d'univers virtuel à simuler On présente maintenant, en relation avec la figure 1, un exemple d'univers virtuel 100 à simuler . Dans l'exemple illustré par la figure 1, un tel univers virtuel 100 comprend dans le fond de scène une chaîne de montagne, et dans le plan principal, un village traversé par une route, ainsi que des arbres et un lac. Dans cet univers peuvent apparaître d'autres objets statiques, faisant partie de l'environnement (ponts, rivières), ou mobiles tels que des véhicules traversant la ville en temps réel. Il peut par exemple s'agir d'un univers virtuel de 40 km' associé à une texture générique et incluant 50 routes et rivières ainsi que 500 arbres. 6.1.2 Exemple de constitution d'une structure multi-couches selon l'invention On présente maintenant, en relation avec la figure 2, la représentation de l'univers virtuel 100 présenté en figure 1 au moyen d'une structure multi-couches 200. Elle comprend une première couche d'altimétrie 202, c'est-à-dire la couche fondamentale (3D) correspondant au terrain de l'univers virtuel. Elle comprend également des couches hors terrain, vues chacune comme une carte 2D. Chacune de ces couches, appelées "planimétrie", doit être "déposée" sur la couche d'altimétrie. Il peut s'agir notamment de couches ponctuelles 208, linéaires 204 ou surfaciques 208. Par exemple, des couches de planimétrie différentes peuvent être constituées par séparation des objets, dits ponctuels, définis à partir d'un point d'insertion dans la scène, des objets dits linéaires, définis à partir d'une courbe génératrice, et des objets dits surfaciques, définis via une surface. La partition des objets aboutit alors à des couches dites ponctuelle, linéaire ou surfacique. Ainsi, les éléments présents sur le terrain appartiendront à différentes couches planimétriques : par exemple, les arbres et les maisons appartiendront à une couche ponctuelle, tandis que les routes, les rivières, et les lignes de chemin de fer seront rattachées à une couche linéaire, et que les lacs, les villes, et les aéroports appartiendront à des couches surfaciques. Dans le mode de réalisation de l'invention illustré en figure 2, à une couche est associée la sélection d'une modélisation (par exemple une modélisation polygonale) et d'une technique de rendu, comme la rastérisation ou le lancer de rayons. Selon l'invention, chaque couche est agencée indépendamment des autres, tant du point de vue de la modélisation que du point de vue de la visualisation. L'invention offre l'avantage de préserver cette indépendance durant chaque phase, de la modélisation au rendu. 6.2 Exemple de dispositif mettant en oeuvre l'invention On présente, en relation avec la figure 3, la structure simplifiée d'un dispositif 300 connectable à un réseau de communication et mettant en oeuvre l'invention. Un tel dispositif 300 comprend une mémoire 302 comprenant une mémoire tampon, une unité de traitement 304, équipée par exemple d'un microprocesseur 306, d'une capacité suffisante au traitement d'une quantité importante de données, par exemple un microprocesseur Intel Q6600 (marque déposée), d'une capacité de 2 Go Ram, et pilotée par un programme d'ordinateur mettant en oeuvre le procédé de génération selon l'invention. Le dispositif comprend en outre une interface graphique 308, par exemple un écran couleur adapté au visionnage d'images ou de séquences vidéo, ainsi qu'au moins une carte graphique 310, par exemple une carte graphique GeForce 8800 GTX (marque déposée), pilotée par le programme d'ordinateur mettant en oeuvre le procédé de génération selon l'invention. A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur sont par exemple chargées dans une mémoire RANI avant d'être exécutées par le processeur 306 de l'unité de traitement 304. L'unité de traitement 304 reçoit en entrée au moins une information à traiter (telle qu'une requête d'affichage d'un univers virtuel). Le microprocesseur 306 de l'unité de traitement 304 met en oeuvre les étapes du procédé de décodage décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur, pour délivrer une information traitée T, telle que le rendu global d'une structure multicouches destinée à l'interface graphique 308 du dispositif. Pour cela, le dispositif est muni d'au moins une carte graphique 310, et possède des moyens de génération de données d'images représentatives d'un univers virtuel, comportant une pluralité d'objets, destinées à être restituées en temps réel sur au moins un écran. Un tel dispositif possède en outre des moyens de définition de ladite structure par au moins deux couches d'objets, comprenant une couche fondamentale, en trois dimensions, définissant une surface en relief, et au moins une couche plane, en deux dimensions, portant un type d'objets prédéterminé, chacun desdits types d'objets prédéterminés étant associé à un type de modélisation prédéterminé et/ou à une technique de rendu prédéterminée, en fonction de caractéristiques fondamentales des objets du type d'objets correspondant, chacun desdits objets étant défini par au moins une information de reconstruction correspondante. Un tel dispositif comprend également des moyens de: - projection de ladite ou desdites couches planes sur ladite couche fondamentale, délivrant une représentation tri-dimensionnelle (3D) de chacune des couches ; - génération d'un rendu de chacune des couches, à partir desdites informations de reconstruction des objets de ladite couche, à l'aide de la technique de rendu prédéterminée et du type de modélisation associés à ladite couche, de façon à obtenir une couche modélisée ; - fusion des rendus de chacune desdites couches modélisées, de façon à obtenir une représentation globale destinée à alimenter le ou lesdits écrans. Ces moyens sont pilotés par le microprocesseur 306 de l'unité de traitement 304 et/ou par au moins un processeur de la carte graphique 310, pour les rendus des différentes couches. Selon les modes de réalisation de l'invention, les données à traiter représentant l'univers virtuel peuvent être stockées dans la mémoire 302 du dispositif 300 ou accessibles à travers un réseau de communication. Le dispositif peut notamment comporter des moyens de communication, par l'intermédiaire d'un réseau de communication, avec un serveur distant. I1 peut s'agir d'un dispositif spécifique ou d'un ordinateur local ou d'un autre dispositif de communication sur lequel s'exécute une application dédiée ou encore d'un dispositif ou d'une application tierce accessible à distance par un utilisateur, notamment par Internet, sous forme d'un service applicatif. Dans le mode particulier de réalisation illustré en figure 3, les données à traiter sont issues d'un Système d'Information Géographique (SIG) 312. Enfin, le dispositif peut également comporter des moyens de mémorisation de la structure multi-couches générée. Selon les modes de réalisation, la structure multi-couches peut être mémorisée dans la mémoire 302 ou dans un dispositif spécifique, comme par exemple une base de données. Selon une première variante du mode de réalisation illustré en figure 3, le dispositif peut être équipé de plusieurs cartes graphiques directement reliées entre elles (notamment selon une technologie comme la technologie Crossfire d'ATI ou la technologie SLI de Nvidia (marques déposées)), en affectant à chaque carte graphique le traitement d'une couche spécifique. Cette variante offre l'avantage de permettre un gain très important en terme de temps de calcul. Dans une seconde variante de l'invention, le dispositif 300 peut être muni d'une interface utilisateur, comprenant par exemple l'interface graphique 308, et lui permettant de configurer des scenarii de simulation, Selon encore une autre variante de l'invention, la génération de la structure multi-couches peut être réalisée par un ou plusieurs dispositifs distincts reliés entre eux par un réseau de communications, et mettant par exemple en oeuvre un serveur. Pour cela, un tel serveur possède des moyens de génération de données d'images représentatives d'un univers virtuel, comportant une pluralité d'objets, destinées à être restituées en temps réel sur au moins un écran d'un dispositif de visualisation. Un tel serveur possède en outre des moyens de définition de ladite structure par au moins deux couches d'objets, comprenant une couche fondamentale, en trois dimensions, définissant une surface en relief, et au moins une couche plane, en deux dimensions, portant un type d'objets prédéterminé, chacun desdits types d'objets prédéterminés étant associé à un type de modélisation prédéterminé et/ou à une technique de rendu prédéterminée, en fonction de caractéristiques fondamentales des objets du type d'objets correspondant, chacun desdits objets étant défini par au moins une information de reconstruction correspondante. Le serveur comporte en outre des moyens d'émission vers le dispositif de la structure multi-couches générée. Selon cette variante, le dispositif comprend alors, outre des moyens de réception de la structure multi-couches et des moyens de visualisation, des moyens de : - projection de ladite ou desdites couches planes sur ladite couche fondamentale, délivrant une représentation tri-dimensionnelle (3D) de chacune des couches ; - génération d'un rendu de chacune des couches, à partir desdites informations de reconstruction des objets de ladite couche, à l'aide de la technique de rendu prédéterminée et du type de modélisation associés à ladite couche, de façon à obtenir une couche modélisée ; - fusion des rendus de chacune desdites couches modélisées, de façon à obtenir une représentation globale destinée à alimenter le ou lesdits écrans. 6.3 Description d'un mode de réalisation du procédé de génération de l'invention La figure 4 illustre les étapes du procédé de génération, selon l'invention, de données représentatives d'un univers virtuel défini par une structure multicouches selon l'invention, et illustrée notamment par la figure 2. Selon l'invention, chaque couche de la structure multi-couches porte un type d'objets prédéterminé, par exemple en fonction de certains critères comme une information de reconstruction, notamment une information topologique. Un mode particulier de réalisation de l'invention prévoit également l'enrichissement de l'univers virtuel par de nouveaux types d'objets, gràce à une étape préalable de définition de types d'objets. Selon l'invention, le procédé comprend une première étape 400 de projection de chacune des couches planes sur la couche fondamentale, de façon à délivrer une représentation tri-dimensionnelle (3D) de chacune des couches. Selon l'invention, le procédé comprend ensuite une étape 420 de génération du rendu de chacune des couches. Cette étape peut être composée de sous-étapes particulières à chaque couche d'objets. Ainsi, pour chacune des couches d'objets 422, le procédé comprend une étape de sélection 424 d'une modélisation à appliquer de façon à optimiser son rendu. Par exemple, une couche d'objets ponctuels peut être décrite avec un modèle polygonal. Ce mode de réalisation est particulier adapté à une application du procédé de l'invention à un simulateur de vol. Les modèles à base de «croisillons» semblent en effet être suffisamment réalistes vus d'un avion, représentent peu de volume d'informations et sont faciles à calculer. Une couche d'objets linéaires, dont les courbes utilisées pour la génération des objets nécessitent un rendu plus lisse, peut par contre être modalisée de façon plus adaptée par des modèles polynomiaux et notamment par le modèle polynomial NURBS. La couche d'altimétrie peut également être modélisée avec le modèle polynomial NURBS. Une autre technique de modélisation peut également consister par exemple en une modélisation par des surfaces implicites, des polygones, des surfaces de subdivisions, etc. Le procédé selon l'invention comprend ensuite, pour chacune des couches d'objets 422, une sous-étape de sélection 426 d'une technique de rendu en fonction de la modélisation sélectionnée en étape 424. En effet, la technique de rendu optimale dépend de la modélisation adoptée mais également de la couche d'objets considérée. Ainsi, certaines techniques de rendu sont mieux adaptées à un type de modèle plutôt qu'un autre. Par exemple, les techniques de rastérisation sont bien adaptées aux objets polygonaux, comme des triangles, ou aux objets de dimensions réduites, tandis que le lancer de rayons sied davantage au rendu de surfaces implicites, de surfaces de type NURBS. ou plus généralement au rendu de modèles dits « massifs ». La technique de lancer de rayons permet en particulier de visualiser des objets avec une résolution graphique donnée indépendamment de la quantité de données associées. La couche d'objets considérée peut également être prise en compte dans la sélection de la technique de rendu à sélectionner. Par exemple, une couche d'objets ayant une modélisation polygonale pourra être rendu avec une technique de rastérisation, s'il s'agit d'une couche d'objets ponctuelle ou linéaire ou par une technique de lancer de rayons, s'il s'agit d'une couche d'altimétrie, afin de supporter l'aspect multirésolution inhérent à cette couche particulière. Ainsi, dans le cas d'une application du procédé de l'invention à un simulateur de vol, il sera par exemple possible de zoomer sur le terrain en fonction de l'altitude de l'avion. En effet, une telle couche d'altimétrie 3D associée à une technique de modélisation telle que les surfaces NURBS et à une technique de rendu telle que le lancé de rayons permet de réduire la quantité de données tout en augmentant la qualité du rendu et de faciliter la déformation du terrain. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé comprend un rendu par lancer de rayons implémenté sur GPU afin d'accélérer fortement le temps de calcul. Ce mode de réalisation est par exemple adapté au rendu des arbres, vus comme des objets ponctuels. Dans certains modes particuliers, le procédé selon l'invention peud éventuellement comprendre une sous-étape de mémorisation de la couche d'objets ainsi que la modélisation et de la technique de rendu sélectionnées dans la structure multi-couches. Le procédé comprend ensuite, pour chacune des couches d'objets 422 pour laquelle une sélection d'une mémorisation et d'une technique de rendu a été effectuée, une sous-étape de génération finale 428 de son rendu. Dans un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, la sous-étape de génération finale 428 du rendu d'une couche d'objets comporte, comme illustré en figure 5 : - une production 502 du rendu de la couche d'objets dans une mémoire tampon, par exemple une mémoire tampon dédiée au rendu des images, dite mémoire tampon de rendu, comme un « Frame Buffer Object » (FBO), et spécifique à cette couche . un appel 504 d'un programme de rendu spécifique (« shader » en anglais) ; une visualisation 506 d'un rectangle texturé avec le « shader » de rendu spécifique en projection orthogonal couvrant tout le champ de vue. La figure 6 illustre la production 504 du rendu d'une couche d'objets. La couche d'objets 422 est rendue par la technique spécifique de rendu sélectionnée en étape 426 dans la mémoire tampon de rendu 604, qui lui est attribuée. Cette mémoire tampon de rendu comprend une composante pour le rendu de colorimétrie 608 et une composante de profondeur 606 pour donner une profondeur aux objets de la couche, et ainsi permettre de texturer la couche. Enfin, l'invention prévoit une étape de fusion 440 des rendus de chacune des couches modélisées, de façon à obtenir une représentation globale destinée, dans le mode de réalisation présenté ici, à alimenter l'écran 308. Dans certains modes particuliers de réalisation de l'invention, des règles « comportementales » peuvent également être associées à une couche, de façon à assurer que celle-ci se comporte en symbiose avec d'autres couches de la structure multi-couches. Ces règles seront alors vérifiées lors de l'étape de fusion 440. Il peut s'agir notamment de règles prédéfinies ou de règles paramétrables. Le procédé selon l'invention offre ainsi l'avantage de pouvoir modifier en temps réel la géométrie des objets sans avoir à recalculer toute l'ensemble de l'univers virtuel, mais uniquement les couches auxquelles appartiennent les objets concernés. Lors de la simulation d'une explosion dans un univers virtuel, par exemple, le procédé recherche tout d'abord les couches concernées, et modifie chacune de ces couches en conséquence. Enfin les règles "comportementales" sont appliquées assurant que la base n'a pas été corrompue. Ainsi, par exemple, selon l'invention, une explosion peut se produire, creusant un cratère dans lequel un mobile tombe, brûlant et détruisant la route et les arbres autour du cratère, et ceci sans avoir à recalculer tout l'univers virtuel, mais uniquement les couches concernées. Dans une variante du procédé de l'invention, certains objets peuvent être décomposés en plusieurs objets élémentaires, chassés dans des couches différentes. Par exemple, les forêts peuvent être modélisées par une ligne brisée sur une altimétrie polygonale, c'est à dire à la fois par une couche linéaire et par une couche d'altimétrie. Des modélisations de type « splines » peuvent également être envisagées afin de modaliser de façon plus douce les frontières d'une forêt. Une autre variante du procédé de l'invention prévoit, afin de permettre la simulation d'espaces de très grande taille, le découpage de l'espace à simuler en plusieurs univers virtuel et une gestion des intersections entre ces univers virtuels. La figure 7 illustre un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention permettant de produire un rendu global de l'univers virtuel sans avoir besoin de créer de mémoire tampon de rendu lors de l'étape de fusion 440. Dans ce mode de réalisation, des textures sont utilisées pour stocker la composante colorimétrique 608 et la composante de la profondeur 606 dela mémoire tampon de rendu de chaque couche et permettre au moyen d'un «shader » d'accéder de manière synchrone aux informations relatives à la colorimétrie d'un pixel donné dans la visualisation globale. Dans ce mode de réalisation particulier, l'étape de fusion 440 illustrée en figure 4 comporte alors les sous-étapes suivantes, lors de l'appel d'un « shader » de rendu spécifique : une sous-étape de sélection 442 synchrone des éléments de coordonnées (u,v) des textures contenues dans les mémoires tampon de rendu de chaque couche d'objets; une sous-étape de linéarisation 444 des composantes de profondeurs ; une sous-étape d'ordonnancement 446 des composantes de profondeur Pi (1 On présente maintenant en relation avec la figure 7, une schématisation portant sur la sélection synchrone des éléments de coordonnées (u, v) des textures des mémoires tampon de rendu de chaque couche. Chaque composante de texture, c'est-à-dire la composante de colorimétrie 608 et la composante de profondeur 606 de chaque couche comprennent des texels de coordonnées (u, v) 702 et 704. Le système analyse, compare tous les texels de cordonnées (u, v) de chaque composante de la texture de profondeur Pl à Pn et détermine lequel de ces texels comprend un indice de profondeur inférieur aux autres éléments. Cette technique permet d'identifier la colorimétrie du texel de la couche la plus proche de l'observateur. Ainsi, une fois que toutes les couches d'altimétrie et les couches de planimétries sont rendues dans leurs mémoires tampon de rendu respectives, le procédé comprend une élaboration du rendu global de la structure multi-couches. Dans une variante du mode particulier de réalisation du procédé de l'invention illustré par la figure 7, l'étape de fusion 440 comprend une sous-étape de gestion des occultations entre les objets qui composent l'univers virtuel. L'élaboration de la visualisation globale est effectuée à partir des textures contenant les composantes colorimétriques des mémoires tampon de rendu FBO1, FBO2, et FBO3, selon le mode de réalisation particulier présenté en figure 7. Dans cette variante, illustrée par la figure 8, les texels des rendus de chaque couche sont utilisés ou non dans l'élaboration du rendu de la visualisation globale en fonction de leur profondeur et de leur priorité d'affichage. Ce procédé de comparaison de profondeur, qui n'utilise pas de buffer, permet de sélectionner les texels visibles et ainsi de gérer les occultations. REVENDICATIONS1. Procédé de génération de données d'images représentatives d'un univers virtuel, comportant une pluralité d'objets, destinées à être restituées en temps réel sur au moins un écran, ledit univers virtuel étant défini par une structure multi- couches constituée d'au moins deux couches d'objets, caractérisé en ce que ladite structure comprend une couche fondamentale, en trois dimensions, définissant une surface en relief, et au moins une couche plane, en deux dimensions, portant un type d'objets prédéterminé, chacun desdits types d'objets prédéterminés étant associé à un type de modélisation prédéterminé et/ou à une technique de rendu prédéterminée, en fonction de caractéristiques fondamentales des objets du type d'objets correspondant, chacun desdits objets étant défini par au moins une information de reconstruction correspondante, et en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : projection de ladite ou desdites couches planes sur ladite couche fondamentale, délivrant une représentation tri-dimensionnelle (3D) de chacune des couches ; - génération d'un rendu de chacune des couches, à partir desdites informations de reconstruction des objets de ladite couche, à l'aide de la technique de rendu prédéterminée et du type de modélisation associés à ladite couche, de façon à obtenir une couche modélisée ; - fusion des rendus de chacune desdites couches modélisées, de façon à obtenir une représentation globale destinée à alimenter le ou lesdits écrans. 2. Procédé de génération selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mémorisation de chacune des couches modélisées de ladite structure, de façon que la modification d'une couche donnée suite à un événement provoque une nouvelle génération du rendu de ladite couche donnée, sans altération des autres couches modélisées, et la projection de l'ensemble des couches modélisées. 3. Procédé de génération selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que lesdites informations de reconstruction desdits objets appartiennent au groupe comprenant au moins : - la dimension des objets ; - le relief du terrain dudit univers virtuel ; - l'existence d'un point d'insertion de l'objet dans ledit univers virtuel ; - la définition de l'objet à partir d'une courbe génératrice ; - la définition de l'objet à partir d'une surface. 4. Procédé de génération selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite étape de génération du rendu d'une couche comprend les sous-étapes suivantes : - sélection d'une modélisation à appliquer à ladite couche, de façon à optimiser son rendu ; - sélection d'une technique de rendu pour ladite couche en fonction de ladite modélisation sélectionnée ; - génération du rendu de ladite couche mémorisée. 5. Procédé de génération selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite sous-étape de sélection d'une modélisation tient compte d'au moins un des critères appartenant au groupe comprenant : - le réalisme attendu du rendu ultérieur ; - le temps de calcul nécessaire à l'obtention du rendu ultérieur. 6. Procédé de génération selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que ladite sous-étape de sélection d'une technique de rendu tient compte d'au moins un des critères appartenant au groupe comprenant : - le réalisme attendu du rendu ultérieur ; - le temps de calcul nécessaire à l'obtention du rendu ultérieur. 7. Procédé de génération selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de définition de règles comportementales associées à au moins un desdits types d'objets prédéterminés. 8. Procédé de génération selon la revendication 7 caractérisé en ce que ladite étape de projection tient compte d'au moins une desdites règles comportementales prédéfinies. 9. Dispositif de génération de données d'images représentatives d'un univers virtuel, comportant une pluralité d'objets, destinées à être restituées en temps réel sur au moins un écran, ledit univers virtuel étant défini par une structure multicouches constituée d'au moins deux couches d'objets, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de définition de ladite structure par une couche fondamentale, en trois dimensions, définissant une surface en relief, et au moins une couche plane, en deux dimensions, portant un type d'objets prédéterminé, chacun desdits types d'objets prédéterminés étant associé à un type de modélisation prédéterminé et/ou à une technique de rendu prédéterminée, en fonction de caractéristiques fondamentales des objets du type d'objets correspondant, chacun desdits objets étant défini par au moins une information de reconstruction correspondante, et en ce qu'il comprend des moyens de: - projection de ladite ou desdites couches planes sur ladite couche fondamentale, délivrant une représentation tri-dimensionnelle (3D) de 20 chacune des couches ; - génération d'un rendu de chacune des couches, à partir desdites informations de reconstruction des objets de ladite couche, à l'aide de la technique de rendu prédéterminée et du type de modélisation associés à ladite couche, de façon à obtenir une couche modélisée ; 25 fusion des rendus de chacune desdites couches modélisées, de façon à obtenir une représentation globale destinée à alimenter le ou lesdits écrans. 10. Produit programme d'ordinateur caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de code de programme pour la mise en oeuvre du procédé de génération selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 lorsque ce programme 30 est exécuté par un processeur.