Humanoïdes virtuels, réaction et cognition : une architecture pour leur autonomie

Living beings are characterized by their relationship with their environment. They can perceive, act and decide. Behavioral animation uses this architecture to model autonomous entities, similar to living beings, populating virtual environments. In this thesis, we propose an architecture to describe virtual humans behavior. First, we study the relationship between virtual humans and their environment through the navigation process. We propose a spatial subdivision algorithm extracting topological properties from the geometry of the environment. This information is used to create a hierarchical path-planning algorithm. Then, a navigation algorithm, inspired by studies on pedestrian behavior, is proposed to simulate in real time crowds composed of several hundreds of autonomous entities. Secondly, we study reactive and cognitive behaviors. We propose a reactive model, which is able to handle automatically the synchronization and adaptation of several parallel behaviors. The cognitive model is therefore able to select actions to achieve a given goal. This model is based on an object oriented language used to describe the interactions offered by the environment. Different applications have been realized to validate the models in the field of crowd simulation, interactive fiction and virtual cinematography.; Les êtres vivants sont caractérisés par leur rapport avec l'environnement dans lequel ils évoluent. Ils sont dotés de capacités de perception, d'action et de décision. L'animation comportementale s'inspire de cette architecture pour peupler des environnements virtuels avec des entités autonomes à l'image des organismes vivants. Dans ce domaine, il est un être vivant qui retient particulièrement l'attention : l'être humain. Dans cette thèse, nous proposons une architecture pour la description du comportement des humanoïdes virtuels. Dans un premier temps, nous étudions la relation entre l'humanoïde et son environnement dans le cadre de la navigation. Nous proposons un système de subdivision spatiale permettant d'extraire des propriétés topologiques à partir d'un environnement géométrique. Ces informations sont ensuite utilisées pour créer un algorithme de planification de chemin hiérarchique. Nous proposons, dans la continuité, un algorithme de navigation s'inspirant d'études sur le comportement piétonnier et permettant de simuler, en temps réel, des foules composées de plusieurs centaines de piétons. Dans un second temps, nous étudions les composantes réactives et cognitives du comportement. Nous proposons un modèle réactif dont la propriété est de synchroniser et d'adapter automatiquement le déroulement simultané de plusieurs comportements. Le modèle cognitif peut alors exploiter cette propriété pour choisir des actions permettant à l'humanoïde de réaliser un but. Ce modèle se base sur un langage orienté objet permettant de décrire le monde sous la forme des interactions qu'il offre aux humanoïdes. Différentes applications ont validé les travaux réalisés dans cette thèse : simulation de foule, fiction interactive et cinématographie virtuelle.