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Françoise Breton - 1/02/2013

Vorpaline : un logiciel remarqué par l'ERC pour son haut potentiel de transfert technologique

©Bruno Lévy

Principal résultat du projet ERC Goodshape, le logiciel de remaillage Vorpaline a été retenu en décembre par le Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre de l’appel d’offre destiné à soutenir le transfert industriel des productions les plus prometteuses.

Le projet ERC Goodshape, décroché par Bruno Levy (équipe-projet ALICE) en 2008 et qui se termine fin août prochain, s’annonce très prometteur. Le logiciel de remaillage Vorpaline issu de ce travail a retenu l’attention du jury de l’appel d’offre de l’ERC pour son intérêt potentiel dans de nombreuses applications utilisant de la modélisation 3D d’objets (images de synthèse, simulations).

De quoi s’agit-il ? Le maillage consiste à représenter la surface des objets par une juxtaposition de triangles. Sous cette forme, l’ordinateur est capable de manipuler ces formes, c’est-à-dire de les afficher ou de faire des calculs de simulation. Plus les triangles sont petits et plus la représentation est précise mais plus le temps de calcul est élevé. Tout l’enjeu est donc de trouver comment placer les sommets des triangles (les points d’échantillonnage) pour obtenir une précision suffisante avec un minimum de points.

C’est un domaine qu’Inria explore depuis longtemps avec deux équipes leader dans le domaine, Gamma3 menée par Paul-Louis George et Géométrica animée par Jean-Daniel Boissonnat. Ces deux équipes ont développé une expertise dans des domaines différents du point de vue des contraintes à prendre en compte.   « Vorpaline propose des fonctionnalités complémentaires des approches développées par ces deux équipes, à savoir l’amélioration et le re-maillage d’objets déjà maillés »  explique Bruno Lévy.

Remailler pour améliorer l’affichage et permettre les calculs

Pourquoi remailler ? Dans le milieu industriel notamment, les chaînes de traitement sont très complexes et les outils utilisés à chaque étape ne sont pas nécessairement compatibles. La représentation est simplifiée et détériorée au cours du processus, ne permettant plus d’effectuer des calculs. Recréer un maillage de qualité à partir de cette représentation, est un des enjeux auquel le logiciel Vorpaline semble avoir le potentiel de répondre. « Il permet d’obtenir des maillages de très bonne qualité même lorsque celle du maillage d’entrée est très mauvaise, précise le chercheur. Il est très générique et résiste à un grand nombre de contraintes. C’est son avantage concurrentiel »

A terme,  Vorpaline possèdera deux autres fonctionnalités tout aussi intéressantes. Il pourra transformer le maillage triangulaire en un maillage par des carrés, mieux adaptés à certains calculs. Il pourra également remplir le volume défini par la surface avec des cubes (maillage hex-dominant) car « les tétrahèdres ne sont pas optimaux pour réaliser certains calculs, note Bruno Levy. La difficulté cependant est d’arriver à déformer et changer d’orientation les cubes afin de bien suivre les bords d’un objet. Les premiers résultats de notre approche semblent produire des résultats prometteurs. »

XYZRGB Le maillage issu d’un échantillonnage systématique (à gauche), a une trop forte densité pour pouvoir être exploité directement. Le re-maillage Vorpaline (à droite) permet d’adapter la répartition et la forme des triangles aux détails de la forme à représenter. Il permet une manipulation plus facile de la forme 3D, que ce soit pour l’affichage ou les calculs. - ©XYZRGB

Des applications qui vont du graphisme par ordinateur à la simulation numérique

Outre la conception par ordinateur, cité précédemment, le chercheur explore deux autres domaines d’application. Le premier concerne l’informatique graphique, en particulier les représentations fournies par les scanners 3D. Ces instruments prennent des mesures de façon systématique, sans prendre en compte la forme des objets. Le nombre de triangles est de ce fait beaucoup trop important (potentiellement des centaines de millions) et leur forme, trop variable, pose des problèmes de stabilité numérique. Vorpaline permet de remailler ces images afin de réduire le nombre d’éléments nécessaires. L’affichage obtenu est ainsi de meilleure qualité et plus rapide.

Le second domaine concerne la modélisation du sous-sol pour l’industrie pétrolière. « Les problèmes rencontrés sont un peu différents et se rapprochent de ceux soulevés par les applications dans le domaine médical , explique Bruno Levy. En particulier, les technologies actuelles ont tendance à générer un très grand nombre de petites mailles aux endroits où les couches géologiques s’aplatissent et s’amincissent. »  Vorpaline permettrait de réduire le nombre de points nécessaires afin de mieux utiliser la puissance de calcul et gagner en performance et en précision.

L’aventure de l’industrialisation

« Pour le moment le logiciel a donné lieu à des publications et des brevets. Beaucoup de travail est encore nécessaire pour transformer le logiciel en produit utilisable par les clients » , tempère Bruno Levy. Le soutien de l’ERC va permettre au chercheur de financer un poste d’ingénieur confirmé sur le projet pendant un an. L’objectif est de mettre en place une base de données et un système de test automatique qui permettra de valider en permanence le logiciel sur l’ensemble de la base. « C’est un travail indispensable pour certifier que le logiciel fonctionne même pour des cas limites,  insiste le chercheur. Avoir une base de données représentative des problèmes rencontrés est stratégique, mais la constituer est difficile car les données sont pour la plupart confidentielles.  »

Bruno Levy projette également de prospecter les potentiels clients de ce logiciel pour réaliser un scénario complet d’industrialisation. Le chercheur est déjà en relation avec Distène, un éditeur de solution logicielle qui travaille depuis longtemps  avec Inria et distribue les logiciels de maillage développés par l’équipe Gamma3. « C’était la voie de valorisation la plus naturelle, commente-t-il. Vorpaline semble assez complémentaire des logiciels de Gamma3 et nous envisageons même de créer un Inria Innovation Lab  (ex I-Lab) tripartite avec cette équipe et Distène pour développer le logiciel. »

Le chercheur compte également évaluer l’intérêt de ces maillages en exploration pétrolière dans le cadre de thèses en co-tutelle avec le consortium Gocad (Nancy) qui regroupe des universitaires et des industriels du pétrole pour la modélisation du sous-sol.« Je collabore depuis longtemps avec Gocad qui est issu de l’équipe dans laquelle j’ai fait ma thèse  », explique Bruno Levy. L’éditeur de logiciel Paradigm, que nous connaissons bien, serait un partenaire privilégié pour la commercialisation du logiciel dans le domaine de la géologie. Ils sont très sensibles à la R&D et intéressés par des produits en avance sur le marché . Néanmoins, le chercheur souligne que cette dernière application ne pourra voir le jour qu’à l’horizon d’une dizaine d’années« car les logiciels de simulation numérique aujourd’hui bien implantés sur le marché ne prennent pas en compte ce type de maillage. »

Mots-clés : Projet ERC Goodshape Vorpaline Transfert industriel Inria research centre - Nancy - Grand Est Logiciel Alice Bruno Lévy

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