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<title>Simulation de foule</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Simulation de foule</span></h1>
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<p>La <b>simulation de foule</b> est le procédé de simulation du mouvement d'un grand nombre de personnages, appelés <a href="Agent_logiciel" title="Agent logiciel">agents</a> ou <a href="Entit%C3%A9#informatique" title="Entité">entités</a><sup id="cite_ref-Thalmann_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-Thalmann-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Elle est fréquemment employée en <a href="Animation_par_ordinateur" title="Animation par ordinateur">animation par ordinateur</a> pour la réalisation de films ou de <a href="Jeux_vid%C3%A9o" class="mw-redirect" title="Jeux vidéo">jeux vidéo</a>. Elle est également utilisée pour la formation à des situations de crise<sup id="cite_ref-Comptdaer_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-Comptdaer-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
, la simulation des évacuations<sup id="cite_ref-Gwynne_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-Gwynne-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>, les études de sécurité lors de la construction de bâtiments ou de l’organisation d’événements<sup id="cite_ref-Roudneff_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-Roudneff-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Elle intervient aussi pour le <a href="Dessin_d'architecture" title="Dessin d'architecture">design d'architecture</a> et la <a href="Planification_urbaine" title="Planification urbaine">planification urbaine</a><sup id="cite_ref-Drettakis_5-0" class="reference"><a href="#cite_note-Drettakis-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>, afin d’améliorer la qualité de service offert aux usagers. En simulant ces <a href="Foule" title="Foule">foules</a>, l'interaction des comportements humains observés est prise en compte pour reproduire les comportements collectifs. Ces procédés sont pluridisciplinaires, et intègrent aussi bien des notions issues des <a href="Sciences_sociales" title="Sciences sociales">sciences sociales</a> et des <a href="Sciences_cognitives" title="Sciences cognitives">sciences cognitives</a> que des concepts de mathématiques, d'informatique et d’animation par ordinateur, de physique, de <a href="Biologie" title="Biologie">biologie</a> et de sciences du transport<sup id="cite_ref-Lemercier_6-0" class="reference"><a href="#cite_note-Lemercier-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>.
</p><p>Le besoin d'une simulation de foule se fait sentir dès lors qu'une scène a besoin de plus de personnages qu'il n'est possible d'en animer avec les systèmes conventionnels, tels que les méthodes basées squelette<sup id="cite_ref-Herda_7-0" class="reference"><a href="#cite_note-Herda-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Simuler des foules offre l'avantage d'être rentable tout en permettant un contrôle total de chaque personnage ou <a href="Agent_logiciel" title="Agent logiciel">agent</a> simulé. Les <a href="Animation_3D" title="Animation 3D">animateurs 3D</a> créent généralement une bibliothèque de mouvements, soit pour l'ensemble du personnage, soit pour certaines parties du corps. Ils ont parfois recours au <i><a href="Morphing" title="Morphing">morphing</a></i> ou à des <a href="Logiciel_d'animation" title="Logiciel d'animation">logiciels d'animation</a>.
</p><p>Le comportement d'une foule peut être abordé soit de manière <a href="Macroscopique" class="mw-redirect" title="Macroscopique">macroscopique</a> s’il reproduit fidèlement les phénomènes de foule à l’échelle globale, soit de manière <a href="Microscopique" class="mw-redirect" title="Microscopique">microscopique</a> si les trajectoires sont jugées conformes à la réalité <sup id="cite_ref-Lemercier_6-1" class="reference"><a href="#cite_note-Lemercier-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>.
</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Historique">Historique</h2></div>
<p>L'animation comportementale a été introduite et développée par <a href="Craig_Reynolds" title="Craig Reynolds">Craig Reynolds</a> en 1987&nbsp;: il a créé un <a href="Programme_informatique" title="Programme informatique">programme informatique</a> de <a href="Vie_artificielle" title="Vie artificielle">vie artificielle</a>, le <a href="Boids" title="Boids">Boids</a>, qui simule le comportement d'une nuée d'oiseaux en vol, afin d'étudier l'intuition et le mouvement de groupe<sup id="cite_ref-Reynolds_8-0" class="reference"><a href="#cite_note-Reynolds-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Tous les <a href="Agent_logiciel" title="Agent logiciel">agents</a> de cette simulation ont un accès direct aux positions et vitesses respectives des agents environnants. Il montre ainsi que les règles locales d’interaction entre individus permettent l’émergence d’une coordination dans un groupe d’animaux en déplacement<sup id="cite_ref-Reynolds_8-1" class="reference"><a href="#cite_note-Reynolds-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>.
</p><p>Le premier film d'animation est sortie en 1987 par Craig Reynolds, un court métrage intitulé "Breaking the Ice " .Ces travaux ont été perfectionnés et adaptés à l'étude de <a href="Banc_(poisson)" title="Banc (poisson)">banc de poissons</a> en 1994 par <a href="Demetri_Terzopoulos" title="Demetri Terzopoulos">Demetri Terzopoulos</a>, Xiaoyuan Tu et Radek Grzeszczuk<sup id="cite_ref-Terzopoulos_9-0" class="reference"><a href="#cite_note-Terzopoulos-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Ici, les agents individuels sont équipés d'une vision synthétique et d'une vue générale de l'environnement dans lequel ils résident, ce qui permet une prise de conscience perceptive de leurs habitats dynamiques, améliorant la qualité réaliste de la simulation.
</p><p>Les premières recherches dans le domaine de la simulation de foule ont débuté en 1997 sous la direction de Daniel Thalmann, qui encadra la thèse de doctorat de Soraia Raupp Musse. Ces deux derniers présentent un nouveau modèle de comportement de foule, pour créer une simulation de populations génériques<sup id="cite_ref-Thalmann_Musse_10-0" class="reference"><a href="#cite_note-Thalmann_Musse-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Ils ont établi une relation entre le comportement autonome de l'individu au sein de la <a href="Foule" title="Foule">foule</a> et le comportement émergent qui en découle<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>.
</p><p>En 1999, <a href="Craig_Reynolds" title="Craig Reynolds">Craig Reynolds</a> a complété son premier modèle par un ensemble de règles, correspondant à une réaction spécifique dans l'environnement. Elles décrivent différents <a href="Comportements" class="mw-redirect" title="Comportements">comportements</a> humains basiques comme suivre un chemin, atteindre une cible, éviter les obstacles et les collisions, fuir, poursuivre, maintenir la cohésion de groupe ou suivre un leader. Une combinaison de ces comportements simples permet d'en créer de plus complexes. Craig Reynolds a ainsi recréé des comportements réalistes à partir de briques élémentaires simple<sup id="cite_ref-Reynolds_99_12-0" class="reference"><a href="#cite_note-Reynolds_99-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>.
</p><p>S'appuyant sur ces travaux, Soraia Raupp Musse et Daniel Thalmann ont proposé un système de simulations en temps réel, ViCrowd, pouvant créer une foule virtuelle offrant des niveaux d'autonomie parmi les agents&nbsp;: ils ont constitué des groupes d'agents aux comportements déterminés par leurs relations sociales, sous le contrôle d'une entité logique qui représente la foule<sup id="cite_ref-Musse_2001_13-0" class="reference"><a href="#cite_note-Musse_2001-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>.
</p><p>Matt Anderson, Eric McDaniel et Stephen Chenney ont pour leur part ajouté des contraintes comportementales<sup id="cite_ref-Anderson_14-0" class="reference"><a href="#cite_note-Anderson-14"><span class="cite-bracket">[</span>14<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Ils effectuent la sélection des chemins de façon basique, en deux étapes&nbsp;: tout d'abord en déterminant l'ensemble initial de trajectoires répondant aux objectifs à atteindre, ensuite en filtrant ces chemins pour ne conserver que ceux qui respectent les contraintes.
</p><p>Les travaux de Wei Shao et <a href="Demetri_Terzopoulos" title="Demetri Terzopoulos">Demetri Terzopoulos</a> ont par la suite enrichi encore plus les comportements de foules, pour animer des foules dans des simulations de <a href="Vie_artificielle" title="Vie artificielle">vie artificielle</a><sup id="cite_ref-Shao_15-0" class="reference"><a href="#cite_note-Shao-15"><span class="cite-bracket">[</span>15<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Ils utilisent un cadre hiérarchique de modélisation de l'environnement, pour synthétiser efficacement de nombreux <a href="Syst%C3%A8me_multi-agents" title="Système multi-agents">agents autonomes</a> réalisant des activités variées.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Dynamique_des_foules">Dynamique des foules</h2></div>
<p>Une <a href="Foule" title="Foule">foule</a> humaine constitue un système dont la dynamique collective est difficile à appréhender&nbsp;: un groupe de <a href="Pi%C3%A9tons" class="mw-redirect" title="Piétons">piétons</a> en déplacement est un <a href="Syst%C3%A8me_complexe" title="Système complexe">système complexe</a>, dont les propriétés reposent en grande partie sur des processus d’<a href="Auto-organisation" title="Auto-organisation">auto-organisation</a><sup id="cite_ref-Moussaid_16-0" class="reference"><a href="#cite_note-Moussaid-16"><span class="cite-bracket">[</span>16<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Une des difficultés de la simulation de foule est d'arriver à représenter les <a href="Trajectoire" title="Trajectoire">trajectoires</a> des <a href="Agent_logiciel" title="Agent logiciel">agents</a> de manière réaliste et de recréer des comportements dynamiques humains.
Plusieurs approches tentent de décrire au mieux le comportement piétonnier.
</p>
<ul><li>Approche macroscopique</li>
<li>Approche microscopique</li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Approche_macroscopique">Approche macroscopique</h3></div>
<p>Les modèles <a href="Macroscopique" class="mw-redirect" title="Macroscopique">macroscopiques</a> sont les premiers modèles de simulation de foule à être apparus<sup id="cite_ref-Henderson_17-0" class="reference"><a href="#cite_note-Henderson-17"><span class="cite-bracket">[</span>17<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>. Ils considèrent la foule dans son ensemble, et la représentent par une <a href="Densit%C3%A9" title="Densité">densité</a> de personnes <sup id="cite_ref-Chalons_18-0" class="reference"><a href="#cite_note-Chalons-18"><span class="cite-bracket">[</span>18<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>, sans se référer directement aux comportements des individus<sup id="cite_ref-Degond_19-0" class="reference"><a href="#cite_note-Degond-19"><span class="cite-bracket">[</span>19<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>&nbsp;: les agents n'ont aucune autonomie; leurs caractéristiques comportementales est déterminée suivant une loi, souvent issue de la physique<sup id="cite_ref-Henderson_17-1" class="reference"><a href="#cite_note-Henderson-17"><span class="cite-bracket">[</span>17<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>, qui régit la foule qu'ils composent.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Notes_et_références"><span id="Notes_et_r.C3.A9f.C3.A9rences"></span>Notes et références</h2></div>
<div class="references-small decimal" style=""><div class="mw-references-wrap mw-references-columns"><ol class="references">
<li id="cite_note-Thalmann-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Thalmann_1-0">↑</a> </span><span class="reference-text"><span class="ouvrage" id="Thalmann2016"><span class="ouvrage" id="Daniel_Thalmann2016"><abbr class="abbr indicateur-langue" title="Langue : anglais">(en)</abbr> Daniel <span class="nom_auteur">Thalmann</span>, <cite class="italique" lang="en">Encyclopedia of computer graphics and games</cite>, <time>2016</time>, 1–8&nbsp;<abbr class="abbr" title="pages">p.</abbr> <small style="line-height:1em;">(<a href="International_Standard_Book_Number" title="International Standard Book Number">ISBN</a>&nbsp;<span class="nowrap">978-3-319-08234-9</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">DOI</a>&nbsp;<span class=" noarchive nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-08234-9_69-1">10.1007/978-3-319-08234-9_69-1</a></span>)</small><span class="lang-en" lang="en">, «&nbsp;Crowd Simulation&nbsp;»</span><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rft.genre=book&amp;rft.btitle=Encyclopedia+of+computer+graphics+and+games&amp;rft.atitle=Crowd+Simulation&amp;rft.aulast=Thalmann&amp;rft.aufirst=Daniel&amp;rft.date=2016&amp;rft.tpages=1%E2%80%938&amp;rft.isbn=978-3-319-08234-9&amp;rft_id=info%3Adoi%2F10.1007%2F978-3-319-08234-9_69-1&amp;rfr_id=info%3Asid%2Ffr.wikipedia.org%3ASimulation+de+foule"></span></span></span></span>
</li>
<li id="cite_note-Comptdaer-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Comptdaer_2-0">↑</a> </span><span class="reference-text"><span class="ouvrage" id="ComptdaerChivaDelormeMorlaye"><span class="ouvrage" id="Jérôme_ComptdaerEmmanuel_ChivaStéphane_DelormeHenri_Morlaye"><abbr class="abbr indicateur-langue" title="Langue : anglais">(en)</abbr> Jérôme <span class="nom_auteur">Comptdaer</span>, Emmanuel <span class="nom_auteur">Chiva</span>, Stéphane <span class="nom_auteur">Delorme</span>, Henri <span class="nom_auteur">Morlaye</span> et Jérôme <span class="nom_auteur">Volpoët</span>, <cite class="italique" lang="en">Multi-scale behavioral models for urban crisis training simulation</cite> <small style="line-height:1em;">(<a rel="nofollow" class="external text" href="http://cc.ist.psu.edu/BRIMS/archives/2007/papers/07-BRIMS-025.pdf">lire en ligne</a>)</small><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rft.genre=book&amp;rft.btitle=Multi-scale+behavioral+models+for+urban+crisis+training+simulation&amp;rft.aulast=Comptdaer&amp;rft.aufirst=J%C3%A9r%C3%B4me&amp;rft.au=Chiva%2C+Emmanuel&amp;rft.au=Delorme%2C+St%C3%A9phane&amp;rft.au=Morlaye%2C+Henri&amp;rft.au=Volpo%C3%ABt%2C+J%C3%A9r%C3%B4me&amp;rfr_id=info%3Asid%2Ffr.wikipedia.org%3ASimulation+de+foule"></span></span></span></span>
</li>
<li id="cite_note-Gwynne-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Gwynne_3-0">↑</a> </span><span class="reference-text"><span class="ouvrage" id="GwynneGaleaOwenLawrence1999"><span class="ouvrage" id="Steven_GwynneE.R._GaleaMatthew_OwenPeter_J._Lawrence1999"><abbr class="abbr indicateur-langue" title="Langue : anglais">(en)</abbr> Steven <span class="nom_auteur">Gwynne</span>, E.R. <span class="nom_auteur">Galea</span>, Matthew <span class="nom_auteur">Owen</span>, Peter J. <span class="nom_auteur">Lawrence</span> et Lazaros <span class="nom_auteur">Filippidis</span>, «&nbsp;<cite style="font-style:normal" lang="en">A review of the methodologies used in the computer simulation of evacuation from the built environment</cite>&nbsp;», <i><span class="lang-en" lang="en">Building and Environment</span></i>, <abbr class="abbr" title="volume">vol.</abbr>&nbsp;34, <abbr class="abbr" title="numéro">n<sup>o</sup></abbr>&nbsp;6,‎ <time>1999</time>, <abbr class="abbr" title="pages">p.</abbr>&nbsp;<span class="nowrap">741–9</span> <small style="line-height:1em;">(<a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">DOI</a>&nbsp;<span class=" noarchive nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://dx.doi.org/10.1016/S0360-1323%2898%2900057-2">10.1016/S0360-1323(98)00057-2</a></span>)</small><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&amp;rft.genre=article&amp;rft.atitle=A+review+of+the+methodologies+used+in+the+computer+simulation+of+evacuation+from+the+built+environment&amp;rft.jtitle=Building+and+Environment&amp;rft.issue=6&amp;rft.aulast=Gwynne&amp;rft.aufirst=Steven&amp;rft.au=Galea%2C+E.R.&amp;rft.au=Owen%2C+Matthew&amp;rft.au=Lawrence%2C+Peter+J.&amp;rft.au=Filippidis%2C+Lazaros&amp;rft.date=1999&amp;rft.volume=34&amp;rft.pages=741%E2%80%939&amp;rft_id=info%3Adoi%2F10.1016%2FS0360-1323%2898%2900057-2&amp;rfr_id=info%3Asid%2Ffr.wikipedia.org%3ASimulation+de+foule"></span></span></span></span>
</li>
<li id="cite_note-Roudneff-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Roudneff_4-0">↑</a> </span><span class="reference-text"><span class="ouvrage" id="Roudneff2012"><span class="ouvrage" id="Aude_Roudneff2012">Aude <span class="nom_auteur">Roudneff</span>, <cite class="italique">Modelisation macroscopique de mouvements de foule</cite> (Thèse d'exercice), <a href="Universit%C3%A9_Paris_Sud" class="mw-redirect" title="Université Paris Sud">Université Paris Sud</a>, <time class="nowrap" datetime="2012-03-13" data-sort-value="2012-03-13">13 mars 2012</time> <small style="line-height:1em;">(<a rel="nofollow" class="external text" href="https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00678596/document">lire en ligne</a> <abbr class="abbr indicateur-format format-pdf" title="Document au format Portable Document Format (PDF) d'Adobe">[PDF]</abbr>)</small><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rft.genre=book&amp;rft.btitle=Modelisation+macroscopique+de+mouvements+de+foule&amp;rft.pub=Universit%C3%A9+Paris+Sud&amp;rft.aulast=Roudneff&amp;rft.aufirst=Aude&amp;rft.date=2012-03-13&amp;rfr_id=info%3Asid%2Ffr.wikipedia.org%3ASimulation+de+foule"></span></span></span></span>
</li>
<li id="cite_note-Drettakis-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Drettakis_5-0">↑</a> </span><span class="reference-text"><span class="ouvrage" id="DrettakisRoussouRecheTsingos2007"><span class="ouvrage" id="George_DrettakisMaria_RoussouAlex_RecheNicolas_Tsingos2007"><abbr class="abbr indicateur-langue" title="Langue : anglais">(en)</abbr> George <span class="nom_auteur">Drettakis</span>, Maria <span class="nom_auteur">Roussou</span>, Alex <span class="nom_auteur">Reche</span> et Nicolas <span class="nom_auteur">Tsingos</span>, «&nbsp;<cite style="font-style:normal" lang="en">Design and evaluation of a real-world virtual environment for architecture and urban planning</cite>&nbsp;», <i><span class="lang-en" lang="en">Presence: Teleoperators and Virtual Environments</span></i>, <abbr class="abbr" title="volume">vol.</abbr>&nbsp;16, <abbr class="abbr" title="numéro">n<sup>o</sup></abbr>&nbsp;3,‎ <time>2007</time>, <abbr class="abbr" title="pages">p.</abbr>&nbsp;<span class="nowrap">318–32</span> <small style="line-height:1em;">(<a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">DOI</a>&nbsp;<span class=" noarchive nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://dx.doi.org/10.1162/pres.16.3.318">10.1162/pres.16.3.318</a></span>)</small><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&amp;rft.genre=article&amp;rft.atitle=Design+and+evaluation+of+a+real-world+virtual+environment+for+architecture+and+urban+planning&amp;rft.jtitle=Presence%3A+Teleoperators+and+Virtual+Environments&amp;rft.issue=3&amp;rft.aulast=Drettakis&amp;rft.aufirst=George&amp;rft.au=Roussou%2C+Maria&amp;rft.au=Reche%2C+Alex&amp;rft.au=Tsingos%2C+Nicolas&amp;rft.date=2007&amp;rft.volume=16&amp;rft.pages=318%E2%80%9332&amp;rft_id=info%3Adoi%2F10.1162%2Fpres.16.3.318&amp;rfr_id=info%3Asid%2Ffr.wikipedia.org%3ASimulation+de+foule"></span></span></span></span>
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