Les outils de Geomorph
Une référence sommaire (version 0.4)

Tous les exemples montrés ont été calculés à partir du terrain "Subdivision 2" standard, d'une grandeur de 512x512 pixels. La scène Povray par défaut a été utilisée (simple_terrain.pov). Le point de vue est celui de la caméra 2 telle que prédéfinie au moment de l'installation, la hauteur de la caméra étant réglée à -0,10 plutôt que 0,10.

RELIEF ORIGINAL

Cliquez sur le bouton pour accéder à l'outil

Brightness and contrast
Threshold
Revert
Mathematical transformations
Cityscape
Giant Causeway
Terraces
Smooth

Translation
Rotation
Stretch and compress
Horizontal mirror
Vertical mirror
Noise Merge Shape filter Crests Rain erosion Whimsical erosion Craters
Gravity erosion
Oriented gravity erosion
Dunes
Ripples
Waves


Outil
Utilisation, conseils
Exemple
Luminosité et contraste
Ces contrôles de luminosité et contraste sont similaires à ceux offerts par la plupart des logiciels de manipulation d'image, à la différence que la luminosité doit être interprétée comme l'altitude.

À souligner:
  • Le bouton "Automatique" ajuste l'intervalle de densité du relief aux valeurs minimales et maximales permises, soit 0 et 65535.
  • Si le changement n'est pas satisfaisant et que les curseurs sont à leurs valeurs extrêmes, acceptez le changement. Les curseurs reviennent à leur position initiale. Vous pouvez aussi utiliser le bouton "Répéter".
  • Quand l'option "Conserver la luminosité" est activée, la luminosité moyenne du relief (son altitude moyenne) est conservée lorsque le contraste varie. Dans ce cas, si le contraste est diminué, l'altitude minimale augmente, l'image devient grise. Quand l'option n'est pas activée, l'altitude minimale demeure constante lorsque le contraste varie.
  • Pour simuler un réseau de vallées (exemple 2), activez l'option "Inverser la pente" dans le dialogue "Traitement des débordements", puis diminuez la luminosité. Cela fonctionne mieux lorsque l'intervalle d'altitude a été étendu auparavant à son maximum à l'aide du bouton "Automatique".
Le côté droit de l'exemple 2 montre le résultat lorsque le contraste a été diminué à -50.
L'exemple 2 montre les "vallées" créées lorsque l'option "Inverser la pente" est active et la luminosité est diminuée à -80.



Seuil
Cet outil "coupe" les sommets du relief à une valeur maximale, et ses creux à une valeur minimale.

Son usage le plus évident est de simuler des mésas (voir le tutoriel sur le désert).

Un curseur "%" permet de fusionner le résultat avec le relief source. Ainsi, l'exemple montré utilise 60% du résultat et 40% de la source. Cela introduit un peu de bruit dans les régions coupées, pour plus de réalisme. Ici, l'altitude a été coupée avec un minimum de 15000 et un maximum de 40000.

Inversion
Inverse la hauteur des pixels (0 est remplacé par 65535, 1 par 65534, et ainsi de suite).

Cliquez sur le bouton à nouveau pour revenir à l'original.

Transformations mathématiques
Cet outil applique des transformations de puissance ou logarithmiques.

Une transformation de puissance augmente le caractère abrupt des pentes, rend les sommets plus étroits et diminue le bruit au bas des pentes.

Par contre, une transformation logarithmique élargit les sommets et diminue le bruit en altitude

Une transformation de puissance avec un exposant inférieur à 1.0 a aussi pour effet d'élargir les sommets.

Dans l'exemple donné, la fonction puissance(altitude,4) a été appliquée au relief par défaut. Une rotation de 180° a été appliquée dans l'aperçu.


Ville
Cet outil découpe le relief en cellules carrées ou rectangulaires, séparées par des "rues", et fait la moyenne des altitudes à l'intérieur de chaque cellule.
 
Avec une texture appropriée, le résultat peut ressembler à une ville de gratte-ciel (quelqu'un pourrait dire: si le relief est assez éloigné de la caméra...), ou quoi que ce soit que vous puissiez imaginer.

Pour obtenir une ville post-apocalyptique, le résultat peut être fusionné avec le relief source afin d'ajouter du bruit au sommet des gratte-ciel (essayez "x" comme opérateur de fusion et 100% comme valeur de mélange), puis érodé, et ainsi de suite...

Je dois créditer le logiciel Bryce pour cette idée.

Malheureusement, Geomorph n'offre pas encore de texture qui simule de façon réalise des rangées de fenêtres, dans la version 0.23.  C'est laissé comme exercice à l'utilisateur ;-).


Chaussée des géants
Cet outil fonctionne comme l'outil "ville", sauf que les cellules à l'intérieur desquelles la moyenne est faite sont hexagonales plutôt que rectangulaires.

L'usage envisagé est de simuler des piliers de basalte comme ceux de la Chaussée des Géants, en Irlande du Nord.

Les hexagones sont séparés par une bordure dont la largeur est contrôlable par l'utilisateur.

Un dialogue permet de fusionner la source et le résultat, afin d'ajouter du bruit au sommet des colonnes.

L'exemple a été créé avec les paramètres suivants, les autres étant laissés à leur valeur par défaut: Rayon: 32; Bord: 1; Lissage - rayon: 2; Mélange source et résultat: 50.


Terrasses
L'outil "Terrasses" stratifie l'altitude selon le nombre de niveaux spécifié par l'utilisateur.

La hauteur des niveaux peut être randomisée pour donner un résultat plus naturel.

Un dialogue de post-traitement est proposé afin de lisser les arêtes des niveaux et de retirer les "aiguilles" (artéfacts) qui sont créées quand la surface du niveau le plus élevé d'une colline est trop étroite. À noter que ce dialogue contient un bouton "Appliquer" distinct, parce que ce post-traitement est trop exigeant en temps UCT pour être appliqué interactivement, lorsque les curseurs sont déplacés (autrement dit: n'oubliez pas de cliquer sur ce bouton si vous déplacer les curseurs du dialogue de post-traitement!).

Comme dans plusieurs outils, le résultat peut être fusionné avec la source. C'est une façon d'éviter d'obtenir des niveaux moins plats, qui peuvent avoir l'air moins naturels. La fusion de la source et du résultat avec une opération de soustraction peut aussi être utilisée pour créer une cavité remplie avec de l'eau, comme dans cette scène.

L'exemple montré a été calculé à partir des paramètres suivants, les autres étant laissés à leur valeur par défaut:
Niveaux: 7
Racine: 550023695 (pour la randomisation)
Rayon de lissage: 2
Rayon de suppression des artéfacts: 10
Fusion - mélange: 0 (50% de la source + 50% du résultat)


Lissage
Il s'agit d'un outil standard de lissage, qui enlève les fréquences les plus élevées du relief (c'est-à-dire les détails). L'outil peut aussi être utilisé pour enlever les fréquences les plus basses et conservers les plus élevées.

Cet outil est utile dans un grand nombre de situations, par exemple pour enlever de légers défauts après une transformation ou pour préparer le terrain en vue de certaines transformations.

Un exemple de correction de défauts est donné par un terrain de type "subdivision 2" généré sans les hautes fréquences. Ce genre de terrain requiert souvent un peu de lissage pour faire disparaître le "réseau générateur", une structure ressemblant à un craquelin au soda.

L'exemple du haut montre le résultat du lissage du terrain par défaut avec un rayon de 20 pixels.

L'image du bas montre ce qui a été enlevé lors du lissage. Ce sont les hautes fréquences. Pour les obtenir, c'est-à-dire pour enlever les basses fréquences, il faut choisir l'opération "-" (soustraction) dans le dialogue de fusion source / résultat, et déplacer le curseur du paramètre "Mélange" à une valeur légèrement inférieure à 100.


Accentuer le bruit Cet outil est similaire à la fonction d'"augmentation des contrastes" ("sharpen") offerte par les programmes de dessin non vectoriel comme The Gimp.

Avec un faible rayon, l'outil peut être utilisé pour augmenter le bruit de surface du terrain, comme dans l'exemple montré. Ici deux passes ont été faites avec un rayon de 1 et le niveau à 7,5.

Un rayon élevé accentue les bordures et amplifie les reliefs dont la fréquence correspond au rayon, en lissant les fréquences plus élevées. De plus, les lignes ou zones foncées s'élargissent.


Translation
Les reliefs générés par Geomorph sont pavables, c'est-à-dire qu'ils peuvent être disposés en tuiles., Les côtés Est et Ouest d'une part, et Nord et Sud d'autre part, se connectent sans couture ou s'"enroulent".

Cela signifie qu'un relief peut être "déplacé" en continu, par exemple pour centrer une colline.

L'exemple montre le résultat d'une translation horizontale de 30% et verticale de -50%.


Rotation
Un terrain peut subir une rotation d'un angle arbitraire, sans bris de continuité.

La rotation d'un angle autre qu'un multiple de 90° annule la propriété de pavage.

Lorsque le terrain est pavable, les zones situées hors des limites du terrain source sont complétées en "enroulant" le terrain. Par exemple, l'indice 512 d'un terrain de 512x512 est remplacé par l'indice 0, l'indice 513 par 1, et ainsi de suite.

Lorsque le terrain n'est pas pavable, le complément est fait par un effet de miroir: l'indice 512 est remplacé par 511, 513 par 510, et ainsi de suite.

La rotation du terrain ne doit pas être confondue avec la rotation de la caméra dans l'aperçu. La rotation du terrain n'est généralement pas réversible, sauf quand l'angle est un multiple de 90°. Par contre, la rotation de la caméra ne réfère qu'à l'angle de vision du terrain et peut être remise à 0 à tout moment.

L'exemple montre une rotation de 45°.


Étirement et compression
Cet outil est principalement basé sur la propriété de pavage discutée pour la translation et la rotation.

Parce que le Nord et le Sud, ainsi que l'Ouest et l'Est se connectent en continu, un relief peut être "étiré" en plaçant 2 copies de lui-même côte à côte, et en diminuant l'un des axes de 50%.

La répétition du processus sur l'autre axe produit 3 pavés du même terrain.

L'exemple du haut montre le terrain par défaut après un étirement vertical (N-S).

L'exemple du bas montre le même terrain après un étirement vertical (N-S), suivi d'un étirement horizontal (E-O). Il faut cliquer sur le bouton "Accepter" entre les deux étirements.

Notez comment le résultat est accidenté. Le relief original apparaît 4 fois, réduit de 50% sur les axes X et Z, mais l'altitude (axe Y) n'est pas réduite.



Mirroir horizontal
Le relief est retourné horizonalement dès que l'on clique sur l'icône.

Cliquez sur l'icône à nouveau pour revenir au relief d'origine.


Mirroir vertical
Le relief est retourné verticalement dès que l'on clique sur l'icône.

Cliquez sur l'icône à nouveau pour revenir au relief d'origine.

Noise Cet outil appelle l'algorithme "subdivision 2", n'en conserve que les hautes fréquences qui font office de "bruit", et les additionne au relief courant.

L'exemple a été calculé en prenant comme source le terrain lissé avec un rayon de 20 pixels.

Le résultat n'est pas immédiat. Pour l'obtenir, vous devez régler le pourcentage à une valeur supérieure à 0% puis cliquer sur le bouton "Appliquer".

Des curseurs permettent de régler les paramètres de "Distribution" et "Relief".

La "Distribution" contrôle la densité du bruit. Plus la distribution est élevés, plus les aspérités sont éparses. Ce paramètre est utilisé comme exposant de l'altitude.

Le "Relief" contrôle l'amplitude du bruit.

Fusion
L'outil de fusion sert à superposer le terrain courant (celui que vous êtes en train d'éditer) avec un terrain choisi parmi ceux qui sont déjà ouverts.

Une liste des terrains disponibles et un aperçu de celui qui est choisi sont affichés dans le dialogue de l'outil.

Le terrain choisi peut être ajouté, soustrait ou multiplié avec le terrain actif. Les deux terrains peuvent être aussi comparés avec une fonction minimum ou maximum. La luminosité relative des deux terrains peut être ajustée. Le terrain choisi (fusionné) peut être aussi déplacé par rapport à l'autre pour obtenir des effets particuliers.

Cet outil a été créé dans un but très général. Par exemple, il peut servir à ajouter un type de bruit particulier, ce bruit étant fourni par le terrain choisi.

Une autre utilisation moins évidente est celle donnée en exemple. Le terrain par défaut a été fusionné avec lui-même pour donner un effet de crêtes. L'opération "min" a été choisie, la valeur "mélange" a été mise à 0, et le terrain choisi a été déplacé horizontalement de 20%.

Un truc: pour rafraîchir la liste des reliefs dans l'aperçu du dialogue de l'outil, cliquez à nouveau sur l'icône de l'outil.
Plusieurs outils de Geomorph offrent la fonction de fusion dans un sous-dialogue. Dans ce cas, le terrain courant est implicitement la source, et le terrain choisi est le résultat.


Filtre de forme
L'utilité du "filtre de forme" est principalement d'abaisser les côtés en additionnant ou en multipliant le relief avec une fonction dérivée de la courbe gaussienne.

Cela crée une "île".

L'apparence est différente selon que la cloche est ajoutée au terrain (exemple 1) ou multipliée avec (exemple 2).

La multiplication donne une sorte de rivage dont l'altitude décroît progressivement.

Dans les deux exemples, la caméra a été tournée de 180°.




Crêtes
Cet outil érode le terrain en retirant une partie du sol, variant selon la pente.

Les endroits dont la pente est inférieure à un seuil exprimé en degrés et choisi par l'utilisateur ne perdent pas de sol et deviennent des crêtes.

L'utilisateur choisit le nombre de fois que le processus est répété. L'exemple a été produit avec 8 répétitions.

Cet outil est très utile pour donner une apparence plus naturelle au terrain.

Une utilisation recommandée est de raffiner les crêtes créées par l'"érosion par la pluie" ou l'"érosion fantaisiste". Essayez quelque chose comme 3 répétitions.

L'outil peut aussi être utilisé pour "élargir" les collines. Essayez ceci: inversez le terrain, appliquez l'outil crêtes, puis inversez le à nouveau.

Voici des particularités qui peuvent aider à comprendre le processus:
  • Le sol est retiré pixel par pixel. En conséquence, l'apparence globale du résultat dépend de la grandeur du terrain. Pour le même nombre de répétitions, un relief de 512x512 aura l'air plus transformé qu'un relief de 1024x1024 (les crêtes auront une plus haute fréquence dans le dernier cas).
  • La pente est calculée dans 6 directions, séparées par 60°. Avant la version 0.23, la pente était calculée dans 8 directions. Après un grand nombre de répétitions, des structures rectangulaires pouvaient apparaître. Dorénavant, ce seront plutôt des structures hexagonales.
  • Le sol retiré n'est pas conservé. L'altitude moyenne du terrain décroît.


Érosion par la pluie
Cet outil crée un terrain érodé en déversant de la pluie goutte par goutte sur des coordonnées aléatoires. Quand la pente est supérieure à un certain seuil en degrés, les gouttes déplacent du sol vers le bas de la pente. Quand la pente est inférieure à ce seuil, le sol est déposé. Le processus découpe des canaux étroits dans la surface.

Le résultat peut être raffiné en appliquant l'outil "crêtes", avec 2 ou 3 répétitions.

Le sol est déplacé vers le bas de la pente dans une de 6 directions, à chaque point. Autrement dit, le processus simule une symétrie hexagonale.

Notez que l'algorithme a été amélioré entre la version 0.31 et la version 0.4. L'ancien algorithme ne fonctionnait pas correctement sur des surfaces planes craquelées. De plus, la simulation de la symétrie hexagonale n'était pas au point, il y avait des artéfacts. L'ancien algorithme est encore disponible, cependant.

Le nouvel algorithme propose deux paramètres principaux: la force, qui correspond à la quantité de sol déplacée à chaque itération, et la dureté, qui correspond en gros à la pente des parois des canaux, ou à l'inverse du degré de diffusion du sol déplacé. Une dureté peu élevé donne des canaux plus "flous".

Le premier exemple montré a été produit avec l'ancien algorithme et 25000 gouttes.

Le second exemple a été produit avec le nouvel algorithme et 100000 gouttes.

Notez que le résultat est très sensible à la grandeur du terrain. Les canaux sont créés au niveau des pixels. Ils auront l'air plus étroits sur une surface de 1024x1024 que sur une surface de 512x512.

De plus, un terrain de 1024x1024 requiert 4 fois plus de gouttes qu'un terrain de 512x512 pour obtenir le même niveau d'érosion, parce que sa surface est 4 fois plus grande.

Contrairement à l'outil "crêtes", l'érosion par la pluie ne diminue pas l'altitude moyenne du terrain.



Érosion fantaisiste
L'"érosion fantaisiste" peut être utilisée pour générer rapidement une apparence "côtelée".

Le paramètre de rayon contrôle l'échelle (la fréquence) des "côtes".

Cet outil ne prétend en aucune façon simuler quelque processus naturel que ce soit. Le résultat va généralement montrer des "boucles" non convaincantes dans les vallées. Cependant,le résultat peut constituer un point de départ pour un travail d'érosion supplémentaires avec d'autres outils, qui feront disparaître ces "boucles".

L'exemple 1 montre le résultat lorsque les paramètres par défaut sont utilisés.

L'exemple 2 montre le même résultat, modifié avec le cycle suivant de transformations:
  • Érosion par la pluie avec 25000 gouttes.
  • Crêtes avec 3 répétitions.
  • Érosion par la pluie avec 25000 gouttes, encore.
  • Crêtes avec 3 répétitions, encore.
Notez comment le "squelette de crêtes" est mieux défini dans cet exemple que dans celui montré pour l'"érosion par la pluie" vue plus haut.

Un truc pour les aventureux: un résultat étrange peut être obtenu en réglant à 0 le paramètre "mélange" du sous-dialogue de "fusion".



Cratères
Cet outil vise à imiter une "pluie de météores".

Il fonctionne mieux sur un terrain de contraste réduit.

Jouez avec les paramètres de bruit pour obtenir un résultat plus convaincant.

L'exemple a été produit en utilisant le terrain par défaut, après avoir réduit sont contraste à -50 à l'aide de l'outil "Luminosité et contraste". 20 cratères ont été demandés, et le bruit radial a été réglé à 8%.


Ondes
Cet outil applique des déplacements ondulatoires au relief, selon un axe choisi par l'utilisateur.

Le dialogue par défaut propose 2 onglets. Le premier onglet est préréglé pour produire une déformation verticale (sur l'axe Y), le second pour produire un déplacement horizontal (sur l'axe X ou Y, selon la rotation du déplacement).

Pour voir le résultat de la transformation, le curseur de l'"amplitude" doit être réglé à une valeur supérieure à 0.

Les transformations sont appliquées ("empilées") dans l'ordre des onglets.

Par exemple, quand les 2 onglets sont réglés pour déplacer le terrain verticalement, et l'un des ensembles de vagues est tourné de 90°, un réseau d'interférences apparaîtra.

L'utilisateur peut ajouter des onglets pour empiler plus de 2 déformations.

Des déformations latérales (X-Z) créeront des bordues non continues sur les terrains non pavables. Parmi les techniques visant à minimiser cet effet, on peut cadrer le terrain avec la caméra pour masquer les bordures, ou utiliser le "filtre de forme" pour lisser progressivement les côtés (créer une île). Dans le futur, souhaitons-le, Geomorph offrira une fonction de mise à l'échelle pour "couper" ces bordures.

L'exemple 1 montre une utilisationsimple de l'outil. Dans le premier onglet (déformation verticale), l'amplitude est réglée à 36, la période à 6 et la rotation à 135°. Dans le second (déformation latérale), l'amplitude est réglée à 35 et la période à 8.

L'exemple 2 montre comment l'outil peut être utilisé pour élever des collines à l'arrière-plan. En premier lieu, l'outil "Luminosité et contraste" a été utilisé pour diminuer le contraste à -30, l'option "Conserver la luminosité" étant désactivée. En second lieu, dans l'outil "Ondes", seul le premier ongle a été utilisé, pour créer une seule vague dans l'image (période = 10). La phase a été réglée à 50, pour déplacer la crête de la vague à la bordure Nord. L'amplitude a été réglée à 50. Cette technique a été utilisée pour élever les montagnes d'arrière-plan dans l'exemple du Désert Peint.





Érosion par gravité
Cet outil déplace le sol selon la pente.

Contrairement à l'outil "crêtes", aucun sol n'est perdu. L'altitude moyenne du terrain reste en gros la même.

Cet outil peut être utilisé pour adoucir la surface en conservant un peu de bruit.

Avec un seuil de pente élevé, on obtient des crêtes légères.

L'exemple 1 montre le relief par défaut après 50 répétitions, avec un seuil de pente de 60°. Notez les crêtes.

L'exemple 2 montre le résultat après 50 répétitions et un seuil de pente de 30°.



Érosion par gravité orientée
Cet outil applique l'érosion par gravité selon une des 4 directions cardinales (N - S - E - O).

L'exemple 1 montre le résultat après 50 répétitions, dans la direction par défaut (Est).

Dans l'exemple 2, le premier résultat a été confirmé, la direction a été changée pour l'Ouest et le processus a été appliqué à nouveau 50 fois.

Dans l'exemple 3, le dialogue de fusion a été utilisé pour superposer le terrain original avec l'exemple 2. La luminosité de l'un des reliefs a dû être ajustée pour donner un effet de "rochers" qui sortent du "sable". La caméra a été tournée de 345° (-15°) autour de l'axe Y.




Dunes
Cet outil déplace le sol de gauche à droite, en le projetant comme s'il s'agissait de sable au vent.

La formule utilisée est dérivée des recherches de Bruno Andreotti et ses collègues au sujet des dunes barkhanes (dunes en forme de croissant). Les résultats ne sont pas aussi réalistes qu'ils pourraient l'être (il est difficile d'obtenir des dunes barkhanes avec l'outil!), mais suffisent à un usage artistique.

L'exemple montre le résultat obtenu à partir des paramètres par défaut.

Ces paramètres, contrôlables par l'utilisateur, sont:
  • Le nombre de répétitions du processus.
  • La vitesse relative du vent, directement reliée à la distance à laquelle les grains de sable sont projetés. L'effet de crête dépend beaucoup de ce paramètre. Les crêtes sont moins visibles lorsque le vent est plus rapide.
  • L'"amplitude", qui correspond en gros à l'action de la pente sur la capacité du vent de déplacer le sable.
  • Le seuil de pente, au-dessus duquel le sable dégringole à cause de la gravité (il est "relaxé"), indépendamment du vent. La valeur habituelle est 30°.
  • Une option de "raffinement des crêtes". Quand elle est activée, un léger processus de "vaguelettes" est appliqué (voir le prochain outil), qui a pour effet d'accentuer les crêtes.
  • Une option "lisser avant". Un paramètre de rayon est affiché lorsque cette option est activée. Le résultat est plus naturel lorsque le relief est lissé avant d'appliquer le processus de dunes. Le lissage est fait à l'aide de l'outil de lissage standard.
Un truc pour obtenir une approximation de dune barkhane: appliquer le processus sur une colline gaussienne générée avec le filtre de forme "pointu" appliqué sur un terrain uniformément gris.


Vaguelettes
Cet outil crée des vaguelette en "faisant ramper" des grains de sable.

SVP notez:
  • Le relief doit présenter du bruit de haute fréquence. Ne le lissez pas avant d'appliquer l'outil.
  • Les résultats sont meilleurs sur des terrains dont le contraste est faible.
  • Les résultats sont meilleurs sur des terrains de haute résolution (1024x1024 et plus).
L'exemple proposé provient du terrain par défaut, dont le contraste a été réduit à -70 avant d'appliquer 50 répétitions de l'outil "vaguelettes".

Relever les bords
Cet outil peut être utlisé pour relever les bords de surfaces planes dont les bords sont abrupts.

Les exemples "Terraces" et "Chaussée des géants" ont recours à cet outil.

Réseau de craquelures
Cet outil sert à créer différents types de réseaux de craquelures, des plus réalistes aux plus fantaisistes.

Vous pouvez même écrire un mot et l'intégrer comme des craquelures dans le réseau.

Ce guide propose quelques exemples et des explications.

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Écrit en août 2005 par Patrice St-Gelais
Mis à jour en décembre 2006

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