SIGGRAPH 2021

SIGGRAPH 2021 : découvrez comment mettre le feu à des forêts virtuelles

Nous commençons notre couverture des publications du SIGGRAPH 2021 avec un projet de recherche atypique. T. Hädrich, D. T. Banuti, W. Pałubicki, S. Pirk, and D. L. Michels. présenteront Fire in Paradise: Mesoscale Simulation of Wildfires, un travail visant à simuler un incendie à l’échelle d’une forêt et de façon réaliste.

Attention, il s’agit bien de simuler l’incendie, pas les flammes : la visualisation de ces dernières est présente dans les résultats donnés, mais n’est pas le coeur du sujet.

Voici la présentation du projet en vidéo, suivi de détails sur l’approche.

Concrètement, les chercheurs proposent une formulation mathématique du processus de combustion qui prend en compte les plantes de façon détaillée, les transferts de chaleur, le fait que la carbonisation crée une couche isolante, la perte de masse, le vent, etc.

Schéma donnant un aperçu du modèle mis en place (on se rapportera à la publication pour plus de détails.

La simulation est donc particulièrement poussée, comme le montrent les résultats : des facteurs comme la pente du terrain, la densité des arbres ou la pluie sont pris en compte. Mieux encore, l’effet de coupe-feux ou de liquides retardants est intégré au modèle, qui peut donc permettre de visualiser l’effet de mesures anti incendie variées.

Effet de la pente sur la propagation du feu

Implémentée avec un framework C++/CUDA, rendue avec une technique de type ray casting, la méthode proposée est suffisamment rapide pour une simulation interactive sur une station de travail équipée d’une carte GeForce RTX récente. Y compris sur des scènes assez vastes, comme une portion du Parc National du Yosemite avec 68 000 arbres virtuels. Il est possible, en se privant d’une vitesse de simulation de l’ordre de l’interactif, de dépasser largement les 100 000 arbres.

Propagation du feu d’un arbre à un autre.

Les applications d’un tel projet sont variées, et l’on imagine qu’il pourrait à la fois trouver des applications dans le divertissement (simuler la progression d’un feu pour un film, reconstituer un feu réel pour un documentaire) et au sein des métiers liés à la forêt (prévention des feux mais aussi, en cas d’incendie et en fonction des conditions météo, leur maîtrise).

Simulation d’un incendie dans le Yosemite

Des limites sont toutefois présentes : le modèle ne prend pas en compte l’effet du vent sur la géométrie des arbres (le feu est influencé par le vent mais les arbres sont fixes). Gérer l’effet de l’herbe, des feuilles mortes et autres buissons serait en outre un pas supplémentaire en matière de réalisme, mais demanderait beaucoup plus de calculs. Les chercheurs citent aussi la résine des arbres, le transport aérien des étincelles, la prise en compte des éclairs (les incendies créent des nuages qui peuvent déclencher un orage dont les éclairs créeront d’autres départs de feu) comme pistes ultérieures.
Des recherches supplémentaires pourront donc être menées dans les années à venir pour améliorer le système proposé.

Pour plus d’information

Fire in Paradise: Mesoscale Simulation of Wildfires, par T. Hädrich, D. T. Banuti, W. Pałubicki, S. Pirk, et D. L. Michels..

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3 commentaires

johan26 12 mai 2021 at 22 h 28 min
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Shadows 12 mai 2021 at 22 h 54 min
C’est vrai que le feu était un élément sympa du jeu, mais ça restait assez approximatif. En revanche, on peut du coup imaginer un futur Far Cry qui simulerait des incendies de grande ampleur, avec prise en compte de la pente, des rivières… Ou pourquoi pas, tout simplement, un simulateur d’équipes de pompiers qui pourrait utiliser du retardant, couper des arbres.
K
kin4n 14 mai 2021 at 21 h 20 min
Excellent les nuages. Manque plus que le sol, qui contribue bcp dans les zones moins denses en arbres (comme certains feux en Australie par exemple), et ou les herbes sont seches, hautes Vs les feux de guarrigue en France, qui presentent plus de buis que d arbres, mais qui sont tout autant devastateurs.

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