Un nouvel algorithme fait avancer les moutons
Un logiciel permet de faire se mouvoir des troupeaux virtuels de manière réaliste avec très peu de données.
A partir d’images réelles de troupeaux, le système simule un déplacement réaliste des animaux le long d’une trajectoire. Pierre Ecormier-Nocca En France, quand on n’a pas de données, on a des idées. Telle est la devise que vient d’appliquer un doctorant du laboratoire d’informatique de l’Ecole polytechnique, Pierre Ecormier-Nocca, pour animer virtuellement des troupeaux d’animaux de façon réaliste. Jusqu’à présent, il fallait énormément de vidéos de déplacements pour y parvenir en appliquant des méthodes d’apprentissage machine. La technique, présentée par le chercheur le 1er juillet à la Conférence internationale sur l’animation et les agents sociaux, est plus parcimonieuse. On choisit une photographie d’un troupeau comme point de départ. Puis une seconde comme point d’arrivée, avec éventuellement un nombre différent d’animaux et en provenance d’une autre source. Enfin, on trace sur un paysage virtuel le chemin que la troupe doit prendre, y compris avec des obstacles en travers. Alors, en quelques secondes, la meute se met en branle évitant l’obstacle… Le « dessinateur » peut aussi ajouter d’autres images intermédiaires dont la simulation tiendra compte. « Cela donne plus de libertés créatrices à un artiste », note M. Ecormier-Nocca, dont la thèse est dirigée par Pooran Memari et Marie-Paule Cani. Mouvement naturel La première étape est une analyse des photos de référence, qui transforme les individus en petite ellipse allongée et fournit la densité et la position des animaux. Elle permet aussi de calculer un paramètre, dit « descripteur », qu’il s’agit de conserver durant la simulation, comme le nombre de voisins en fonction de la distance. Une seconde étape apparie au mieux les individus présents dans les deux images en les superposant. Outre que l’éventuel animal de tête est identifié, une fonction de déformation qui assure au mieux le passage d’une image à l’autre est calculée. « Cela définit comme une laisse sur laquelle on va tirer pour passer de la première image à la dernière », résume le chercheur, qui s’est associé également à Julien Pettré à l’Inria de Rennes. Mais ce n’est pas tout. Ce seul tirage par la laisse forcerait trop les animaux dont le mouvement n’aurait rien de naturel. Les chercheurs recourent donc en plus à des méthodes dites « d’agents autonomes », qui font que chaque individu obéit, pour avancer, à des lois simples comme rester à une certaine distance de son voisin ou garder un cap… La méthode, née à la fin des années 1980, rend bien compte des envolées de nuées d’oiseaux par exemple. Mais si elle est appliquée seule, ce qui est souvent le cas au cinéma, elle donne des animations trop uniformes. Là, la « laisse », et surtout le descripteur mathématique de contrainte, rendent possible plus de fantaisie. Les animaux peuvent circuler en petits groupes ou bien alignés, ou encore à la queue leu leu. « Il n’y a que pour les configurations rigides, comme une armée en ordre de marche, que ce n’est pas adapté », constate M. Ecormier-Nocca, qui envisage la suite : permettre aux animaux de sauter, comme des kangourous, ou modéliser des configurations plus « fluides », comme les essaims. Mais pour cela il ne serait pas contre plus de données…