Modélisation physiquement réaliste de simulation d'entraînement maritime

Doctoral thesis French OPEN
Cieutat , Jean-Marc (2003)
  • Publisher: HAL CCSD
  • Subject: maritime training simulator | computer graphics | rendu temps réel réaliste | modèle général de vagues océaniques | ocean waves general model | real-time realistic rendering | [ INFO.INFO-GR ] Computer Science [cs]/Graphics [cs.GR] | ship seakeeping | tenue à la mer du navire | simulateur d'entraînement maritime | informatique graphique

Maritime training simulation is an important matter of maritime teaching, which requires a lot of scientific and technical skills.In this framework, where the real time constraint has to be maintained, all physical phenomena cannot be studied; the most visual physical phenomena relating to the natural elements and the ship behaviour are reproduced only. Our swell model, based on a surface wave simulation approach, permits to simulate the shape and the propagation of a regular train of waves from the open sea to the shore taking into account current and depth effects. Our wind sea model is more restricted because it is based on a spectral simulation approach but the obtained results are very representative of the sea states, which are defined on the Beaufort’s scale from 0 to 12 depending on the wind conditions.The choice of multi-grid data structure with a fixed scale, level of details display, bump-mapping of capillary waves permit to integrate all scales, from a millimetric wave amplitude to a whole golfe, inside a unique interactive animated tool. Relating the lighting model, we use vertex and pixel shaders and an improved real-time computation of the underwater color is also proposed.; La simulation d’entraînement maritime est une matière importante de l’enseignement maritime qui fait appel à de nombreuses disciplines scientifiques et techniques. Dans ce contexte où la contrainte de temps réel doit être satisfaite, l’ensemble des phénomènes physiques ne peut être traité ; seuls les phénomènes physiques les plus visuels liés aux éléments naturels et au comportement du navire sont alors représentés.Notre modèle de houle, basé sur une approche de simulation d’une onde de surface, permet de simuler la forme et la propagation d’un train régulier de vagues depuis la pleine mer jusqu’au bord du rivage tout en tenant compte des effets du courant et de la profondeur. Notre modèle de mer du vent, plus limitatif parce que basé sur une approche de simulation spectrale, est très représentatif des états de mer qui sont définis sur l’échelle de Beaufort allant de 0 à 12 en fonction des conditions de vent. Le choix d’une structure de données multi-grille à échelle fixe, l’affichage par niveaux de détails, l’ajout de détails apparents pour les vagues capillaires à l’aide de la technique de « bump mapping » nous permettent d’intégrer toutes les échelles, de la ride millimétrique à un golfe dans son ensemble, au sein d’un même outil interactif animé. Concernant le modèle d’éclairage, nous tirons bénéfice des facilités offertes par les cartes graphiques programmables et une amélioration du calcul temps réel de la couleur retransmise par la masse d’eau est également proposée.
  • References (23)
    23 references, page 1 of 3

    1.1 Introduction ………………………………………………………………………… 11

    1.2 Notre simulateur d'entraînement maritime ………………………..…..……..…..… 11

    1.3 Le marché des simulateurs d'entraînement maritime ……………..……….………. 13

    1.4 Les autres domaines d'application ......................................………..………............. 15

    2.1 Introduction ……………………………………………………………………........ 16

    2.2 Typologie des vagues océaniques ............................................................................. 16

    2.3 Le processus de génération et de propagation des vagues océaniques ……….……..17

    2.4 Les courants marins …………………………………………………………………20

    3.1 Introduction ………………………………………………………………………… 23

    3.2 Théories physiques .................................................................................................... 23 3.2.1 Les équations de la mécanique des fluides ………………………....…… 23 3.2.2 La forme linéaire des équations de Navier-Stokes .....................................24 3.2.2.1 Réécriture des équations de Navier-Stokes ...............……….…24 3.2.2.2 Vagues d'amplitude finie ………………………………………25 3.2.2.3 Vagues de faible amplitude …………………………………… 26 3.2.3 La théorie de Gerstner …................……………………………………… 29

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