L'EPOPEE de GSI et de la CUBI 7

English

LE GSI GENERATEUR DE SYNTHESE D'IMAGES 1979:

Premère machine au monde capable en 1979 de visualiser 400 polygones en couleur et en temps réel, avec lissage de Gouraud. GSI était basé sur un algorithme à tests de priorité de profondeur, avec de angles solides partitionnant l'espace. Sous ma direction, la partie hardware fut développée par la société Inforel, et le développement logiciel (en particulier les tests de priorités par un chercheur de Supelec). Le microcode fut développé sur un AMD 2910, à l'aide d'un logiciel assembleur sur 128 bits, que j'ai réalisé en APL. L'ombrage de Gouraud y était implementé. GSI était dédié à la simulation de combat aérien. J'ai présenté mon système à PHOENIX (Arizona) en 1980. Il connut un succès considérable; Boeing, Général Electric et Lookhed me proposaient immédiatement un job aux USA ! Simultanément, le CCETT, centre de recherches de France Télécom/CNET et TDF à Rennes me proposèrent de créer un nouveau  département de recherche pour développer des machines de synthèse d'image. Charge que j'acceptai avec plaisir, habitant, de plus, près de Rennes.
1979: GSI (Generateur Synthetique d'Images): 400 polygons en temps réel! avec l'auteur au travail! environ 400000 Pixels/s. Ici un Suckoy 28 de l'armée soviétique.                                Au premier plan : Une machine CROMENCO basée sur le microprocesseur Zilog Z80, avec 64Koctets de mémoire ! Au centre, un écran alphanumérique connecté à un calculateur distant (UNIVAC 1110) qui permettait de compiler les microprogarmmes des 2 machines GSI. Au second plan à gauche deux prototype du GSI (Générateur Synthétique d'Images). Ces deux machines étaient directement reliées au Cromemco. Un joystick 2D était connecté au Cromemco, permettant d'animer les objets 3D générés par le GSI. Elles ont servi longtemps pour générer des images d'avions de synthèse 3D en temps reel dans les simulateurs de vol du CELAR (Centre d'Electronique de l'Armement à Bruz, près de Rennes.
J'ai ensuite conçu au CELAR les plans de GSI 10000, une machine basée Z-BUFFER capable d'afficher 10000 polygones par image. RECOMPENSE: Royalties décernées par le Ministère de la Defense Nationale pour mon invention de la machine GSI Les documents officiels :

Dès 1979, constatant les limitations des techniques de test de priorités pour l'élimination des surfaces cachées, je conçevais une machine plus performante, basée sur l'algorithme du Z-BUFFER. A cette époque, THOMSON simulateurs à TRAPPES puis CERGY basait ses systèmes sur des maquettes avec caméras, et sur des machines à priorités, (gamme VISA) très lourdes à mettre en oeuvre pour des bases de données complexes. (cas des aéroports en particulier pour la simulation d'atterissage).SIEMENS aussi s'aventura dans les tests de priorités avec une éphémère machine, très coûteuse. Ceci renforça ma conviction de la necessité de créer une machine basée sur l'algorithme du Z-BUFFER. 

Suivant mon exemple, les meilleurs éléments de la société INFOREL furent embauchés par la société SOGITEC, qui développa en copiant mes idées et mes plans une machine basée sur l'algorithme du Z-BUFFER, exclusivement orientée vers la simulation. J'avais en effet entièrement réalisé les plans de cette machine Z-BUFFER, première au monde, avant mon départ du CELAR pour le CCETT. Le domaine de la simulation de vol était à cette époque le seul capable de financer les très importants efforts de développement de ces machines. Mais contrairement à mon approche orientée station de travail (workstation), qui anticipait la gammes SGI (Silicon Graphics) SOGITEC orienta sa machine exclusivement vers la simulation de vol. Tout fiers, ils en vendirent 2 à des sociétés US sous le nom de GI10000, qui s'empressèrent de les copier.

Le GSI suscita un intérêt considérable, notamment de la part de FRANCE TELECOM et de sa filiale TDF qui m'embauchèrent en 1981 pour la création d'un nouveau département dans le but de réaliser une machine de synthèse d'image 3D d'usage général que j'ai baptisée CUBI 7

1980-1985: PREMIERE  MACHINE au monde basée sur l'algorithme du Z-BUFFER ou test de profondeur :
        
Courtesy: Laboratoire CCETT/TPP ,
Société GRAVI et groupe biomédical GBM SIM qui utilisèrent la machine CUBI 7 pour générer des objets 3D.

CUBI 7 était une machine de synthèse d'images 3D en temps réel , la première machine 3D d'usage général hors simulation possédant un tampon de mémoire de profondeur, (technique du Z-BUFFER) associée à une mémoire 24 bits RVB in 1981.
J'ai conçu et lancé cette machine avec une équipe de chercheurs en 1981, au sein d'un département 3D que je dirigeais dans les locaux de FRANCE  TELECOM R&D, bien avant que Silicon Graphics ne sorte sa propre machine, d'ailleurs beaucoup moins performante à ses débuts.
CUBI 7 était orienté station de travail et conçue pour toutes les applications multimedia, CAO, architecture , ainsi que les applications médicales, et aussi simulation.

Chaque pixel anti-aliasé, avec ombrage de Gouraud, avec le test du Z-buffer était calculé en moins de 50nS en 1984!
Pour un écran de 512x512 pixels, la capacité d'affichage était de :
20 Millions pixels par seconde !
soit: 200000 polygones par seconde!

La première machine hôte était un VAX 750 de DIGITAL EQUIPMENT. (Déjà la France, avec CII accusait un net retard par rapport aux sociétés informatiques US)
Ensuite, CUBI7 fut couplée à une SM90 de la société Française TELMAT, puis a une machine SUN.

Cette machine a des possibilités de d'incrustation de profondeur (Z-keying) : par exemple, it est possible d'insérer un personnage à l'intérieur d'une scene synthetique  en temps réel .

Plus de 20 machines CUBI 7  ont été construites en EUROPE:
Pour des centres de recherche et l'industrie :
Société GRAVI, CITROEN, Ecole Polytechnique, Ecole Centrale, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées in Paris,
Ecole Nationale Supérieure des Télécoms de Bretagne, Université de Compiègne,  SFP (Société Française de Production)
et des sociétés impliquées productions video & dessin animé .

Ainsi que la société de production filmographique Michel François, spécialiste des effets spéciaux au cinéma et des génériques de films. Cette société utilisa Cubi7 pour la réalisation de films de court métrage en 3D et d'effets spéciaux.

La machine CRISTAL : Un groupe de mon département a écrit un programme de synthèse d'image basé sur les algorithmes du lancer de rayons, ou Ray Casting. Cet algorithme décrit depuis longtemps dans la littérature 3D, modélise le suivi des rayons lumineux et gère directement les réfractions, réflections et ombres portées produites par la lumière. Bien que sachant l'impossiblité pour ce type d'algorithme de déboucher même à terme sur une machine temps réel, j'ai décidé de maintenir sur ce sujet d'étude cette équipe qui croyait à l'avenir de cet algorithme. Je percevais très clairement que ce groupe dirigé par Christian Bouville n'adhèrerait jamais au développement de CUBI 7 et de l'algorithmique -BUFFER. Qui pourtant est unversellement reconnue et utilisée pour le 3D. La direction du CCETT m'ayant pourtant et à très juste titre conseillé de réorienter cette équipe vers les techniques de tampon en Z (Z-BUFFER) afin de mettre toutes nos forces sur CUBI 7.  Je savais d'avance que cela ne servirait à rien. Un module hardware basé sur le programme lancer de rayons fut cependant réalisé en sous-traitance pour la société SESA pour la programmation et une société grenobloise pour la partie hardware. Je laissai les 2 millions de Francs s'envoler pour ce projet d'avance condamné selon mes prévisions qui se révélèrent exactes. C'était un dé à coudre en regard des  sommes considérables que le CCETT dépensait par ailleurs. Et puis cela permettait de démontrer l'impasse que constituait l'algorithme du lancer de rayons. Comme je le prévoyais, ce module basé sur 16 processeurs 68000 ne put jamais atteindre et de très loin les performances temps réel indispensables au développement du 3D, rendant cette approche algorithmique certes séduisante sur le plan théorique mais inutilisable industriellement. Aucune machine temps réel ne fut d'ailleurs commercialisée dans le monde à partir de cet algorithme. De plus la modélisation des objets par géométrie constructive c'est à dire à partir de formes géométriques de base : Sphère, cones, cylindres, sans alogrithme d'intersection de volume en dehors du ray-tracing était une aberration, car incapable de véritablement modéliser des objets concrets.

Ceci résume bien l'adage de Paul Valéry : Tout ce qui est simple est faux et tout ce qui est compliqué est inutilisable.

PRIX DE LA RECHERCHE IMAGE en FRANCE 1985 décerné par le journal MINIS et MICROS  et l'Agence de l'Informatique

Nombreuses publications dans :

SPRINGER VERLAG,

MINI et MICROS,

COMPUTER GRAPHICS WORLD (CGW) revue US.

IEEE

LA SUITE DE L'HISTOIRE DE CUBI 7 :

Vers les années 87-88, la direction du CCETT décida d'arrêter toutes les recherches et développements en synthèse d'images 3D, pour mettre tous ses moyens sur les techniques de compression d'images, et la TVHD, considérant aussi que la CAO 3D n'était pas une application Télécom. (Ceci après avoir financé la création d'un département de recherches sur l'infographis 3D de plus de 20 personnes durant 18 ans. Mais passons...). France Télécom considérait comme stratégique alors notre rôle dans les nouvelles normes d'images numériques : JPEG (Joint Picture Expert Group) et MPEG (Moving Pictures Expert Group), dont je fus contributeur.

En parallèle, j'avais tenté de sensibiliser nos collègues du CNET Grenoble de développer des composants VLSI selon les algorithmes temps-réel du Z-BUFFER que nous avions développés et même implémentés sur CUBI 7. Mais jamais le CNET ne se lança dans cette implémentaion, pourtant la clé du développement foudroyant des chips 3D de SGI puis NVIDIA, ATI, VIA, INTEL et AMD etc. Un polytechnicien communiste de l'époque, Bernard Marti , tout puissant gourou de la "Télématique" fit tout pour démolir les développements de CUBI 7. Son ami Michel SICRE, grand gourou des équipes VLSI au CCETT et ardent militant CGT empêchèrent bien entendu toute étude VLSI sur le 3D. J'avais en effet le grand tort de n'être ni syndiqué CGT, ni même syndiqué tout court, ni de militer dans les rangs d'un parti communiste ou socialiste. Ce que tout bon chercheur se devait de faire en cette trouble époque des années Mitterrand. Tout non militant de gauche était automatiquement considéré comme un dangereux fachiste aux ordre du "grand capital" et de l'impérialisme américain. Ce qui d'ailleurs n'empêchait pas ces mêmes chercheurs de réclamer à grands cris des machines US telles que des SUN ou des SILICON GRAPHICS pour leurs "recherches" en 3D.  Rendant encore plus difficile encore le développement et la diffusion d'une machine Française telle que CUBI 7. Comme j'incitais bien naturellement les organismes tels que l'Irisa ou l'ENSA de travailler sur CUBI 7, je reçus même des pressions de ma direction pour m'interdire de leur conseiller d'acheter Français. Alors que je n'avais de toute façon strictement aucun moyen de les en empêcher ! Vers la fin des années 80, ma direction alla même jusqu'à me dire que "je soutenais trop CUBI7". Un comble ! Une direction qui incite un responsable embauché spécialement pour faire du 3D de ne plus soutenir cette étude; Alors que j'avais précisément été recruté pour cela !

Vers la fin des années 80, je réussis toutefois à lancer avec la direction de France Télécom Paris (DAII-DRET) un grand projet de VLSI et de machines 3D avec SGS et CAP SOGETI. Malheureusement cette grande étude de 17 MF fut très rapidement arrétée. Je pense même que des intérêts US à très haut niveau intervirent pour provoquer cet abandon.

Mentionnons toutefois qu'un important et courageux projet Européen nommé SPIRIT et mené par la Société TELMAT/CAPTION qui industrialisa CUBI 7 à partir de la machine construite au CCETT donna naissance aux premiers (et derniers) composants 3D Européen, basés sur le savoir-faire de CUBI 7 au CCETT. Ce projet avait pour partenaires, en plus de TELMAT/CAPTION : L'université de Tübingen en Allemagne, l'Université de West Sussex à Brighton et l'insdustriel Allemand PCS Computersysteme GmbH DEUTSCHLAND . Ce consortium arriva même à créer une carte 3D pour PC au début des années 90. Mais non soutenue par les pouvoirs publics Français et les grands centres de recherche français (INRIA, IRISA, INPG), qui achetaient sur crédits publics des machines US concurrentes : SUN et SILICON GRAPHICS, à l'exception de l'Université de Compiègne, de l'Ecole Centrale de Paris et de l'Ecole Polytechnique qui acquirent une CUBI 7), et en raison de l'arrêt de mon laboratoire de recherche sur la 3D, la société CAPTION qui produisait CUBI 7 fit faillite, et l'histoire de cette machine Française s'arrêta là...Il est à noter d'ailleurs le changement radical de poilitique industrielle en France à partir des années 80 : Autant le célèbre "plan calcul" Français tentait de développer l'informatique et l'électronique française, allant jusqu'à interdire (ou rendre difficile) l'achat de calculateurs étrangers, parfois de façoon très maladroite, autant par la suite les organismes de recherche français furent totalement libres de leurs choix de machines sur fonds publics. Le démantèlement de la société EURODATA (Filiale de CII SIEMENS PHILIPS) sous Giscard d'Estaing, et le rattachement de CII à Honeywell et ce qui restait de BULL (c'est à dire pas grand chose)  achevèrent définitivement l'espoir de développement d'une industrie informatique puissante en France et même en Europe.

Ensuite, dans les années 1990, la direction du CCETT s'aperçut que le 3D concernait en fait aussi les Télécoms, puisque la norme VRML (Virtual Reality Markup Language) commençait à se répandre.

Mais toutes les études et mon département 3D avaient été dissouts au profit de la compression d'images. Je proposais donc de développer des services 3D sur réseaux, pour la valorisation du partrimoine pour les activités touristiques, à l'origines d'innombrables "hits" des internautes à l'heure actuelle.  Ceci en s'appuyant sur les récentes cartes graphiques, à cette époque déjà développées et produites aux USA. J'eus ainsi la chance de modéliser des monuments architecturaux prestigieux, avec l'aide lu Professeur Louis Mariani (professeur d'architecture à l'Ecole d'architecture de Paris La Vilette) pour la modélisation 3D. Ceci tout en menant des études sur la compression des images à partir d'algorithmes neuro-mimétiques.

En parallèle, j'ai développé seul un logiciel nommé Viewer-Texture, dans les années 90, qui permettait la visualisation de monuments architecturaux de grande taille. :

Petit Trianon, Place Vendôme, Chateau de Villandry, Champs élysées.

Puis ces études s'arrêtèrent très vite après mon départ du CCETT en 2004. Entre-temps GOOGLE avait repris ces idées avec le développement de GOOGLE SKETCHUP associé à Google Earth et Google Maps. Et développait la constitution d'une cartographie mondiale, base de très nombreuses applications sur calculateurs fixes, portable ou téléphones cellulaires munis de GPS.

Affaire Ô combien classique en France...On peut voir maintenant fleurir les grands monuments du monde en 3D sur les cartes GOOGLE. Modélisés gratuitement par des passionnés du 3D dans le monde et visités par des millions d'internautes...

BIBLIOGRAPHIE sur le 3D  :