Artouste

Site de présentation : obook.github.io/artouste

Artouste est un simulateur de vol personnel consacré au pilotage 3D de l'hélicoptère Aérospatiale Alouette II SE.3130.

Son objectif est de restituer fidèlement la séquence de démarrage de la turbine Turboméca puis des rotors, le comportement en vol de cet appareil sans servo-commandes dans une ambiance sonore caractéristique de sa turbine et de ses trois pales.

Ce n'est ni un jeu ni une reconstitution exhaustive, mais une tentative de retrouver les sensations remarquables de pilotage de cet appareil.

Artouste modélise l'Alouette II SE.3130 avec une précision que FlightGear n'atteint pas sur cet appareil : séquence de démarrage en six états calée sur la turbine Artouste IIC, roue libre simulée, sens de rotation du rotor et compensation anti-couple codés, mode assisté découplé de la physique.

Écrit en C++ moderne et OpenGL, le pilotage est jouable au clavier ou à la manette. Le modèle de vol est simplifié mais reconnaissable, le rendu temps réel sans aucun moteur de jeu.

Histoire

L'Alouette II n'était pas destinée à devenir une légende. Conçue au milieu des années 1950 par la SNCASE sous la direction de l'ingénieur Charles Marchetti, elle fit son premier vol le 12 mars 1955 à Buc, aux mains du pilote d'essai Jean Boulet. Ce jour-là et pour la première fois, un hélicoptère de série volait grâce à une turbine à gaz.

La turbine Turboméca Artouste IIC changea tout : plus légère, plus fiable, moins gourmande en carburant, elle ouvrit à l'hélicoptère des altitudes que la génération précédente ne pouvait qu'imaginer. Jean Boulet battit en juin 1955 le record mondial d'altitude pour hélicoptère en portant l'Alouette II à 8 209 mètres. La montagne, jusque-là hors de portée, devenait accessible à l'aviation.

La Gendarmerie nationale fut l'une des premières à l'utiliser dès 1957. L'armée de l'air, la Marine puis les armées d'une trentaine de pays suivirent. Plus de 1 300 appareils furent construits entre 1956 et 1975. Certains volent encore aujourd'hui.

Au cinéma, les Alouette apparaissent dans plusieurs films à partir des années 60.

Films français

Tout l'or du monde (1961), Le Fanfaron (1962), Fantômas (1964), Le Grand Restaurant (1966), Le Tatoué (1968) avec Louis de Funès, La Horse (1969), Peau d'Âne (1970), Le Gendarme en balade (1970), Le Far West (1972) avec Jacques Brel, Le Guignolo (1980) avec Belmondo, La Fille de l'air (1992), Les Rivières pourpres (2000), Les Vacances du Petit Nicolas (2014).

Films internationaux

You Only Live Twice (James Bond, 1967), The Day of the Jackal (1973), Octopussy (James Bond, 1983), OSS 117 - Atout cœur à Tokyo (1966), Tintin et le Temple du Soleil (1969), Le Cercle rouge (1970), Cassandra Crossing (1976).

Source : alouettelama.com

Fonctionnalités du simulateur

• Modèle de vol Newton-Euler (poussée, gravité, traînée, moments cycliques, anti-couple), effet de sol et effet de translation, intégration à pas fixe.
• Effets liés à l'altitude et au domaine de vol : la portance et la puissance de la turbine décroissent quand on monte, au point d'interdire le stationnaire en haute montagne, conformément à la vocation montagnarde de l'Alouette II. Au-delà de la vitesse à ne pas dépasser (VNE, plus basse en altitude), une traînée d'onde freine l'appareil. Le vol latéral ou arrière prononcé réduit l'autorité au palonnier. Une descente verticale rapide à faible vitesse fait décrocher le rotor (vortex ring state), dont on se dégage en reprenant de la vitesse vers l'avant. Toutes ces difficultés sont désactivées en mode assisté et pendant la démo, où le vol reste facile et prévisible.
• En vue cockpit, une légère vibration de la cabine traduit le passage des trois pales du rotor. L'effet est purement visuel et n'agit pas sur la physique.
• Démarrage et arrêt de la turbine Artouste en deux temps. La turbine monte en régime, puis le rotor s'accélère, il faut la lancer pour décoller (touche T).
• Entrées clavier et manette Xbox (détection automatique de la source).
• Mode assisté (touche M) : couche de confort qui compense le lacet, ramène le cyclique au neutre, lisse les commandes et borne le collectif, sans toucher à la physique. La bascule est progressive.
• Commandes animées dans la cabine : palonnier, manche cyclique (la main droite suit) et levier de collectif (la main gauche se pose dessus et le suit).
• Quatre vues (cycle avec C) : poursuite, cockpit, orbite et orbite solaire, cette dernière plaçant la caméra face au soleil pour mettre en valeur le ciel.
• HUD transparent à trois modes (cycle avec H) : panneaux dans les coins, instruments ronds verts superposés (Super HUD), ou rien. Le panneau supérieur droit affiche l'heure du simulateur (ligne HRE), avec un deux-points clignotant.
• Cycle jour/nuit : le soleil suit sa course et colore le ciel au fil des heures, de l'aube au coucher orangé puis à la nuit, en orientant l'éclairage de toute la scène. La vitesse du temps se règle dans assets/config.txt (sun_time_scale) : par défaut, une journée complète défile en vingt minutes, mais on peut aussi choisir le temps réel (heure du PC), un autre rythme, ou figer le temps à midi. La nuit, les deux feux de position avant s'allument, rouge à bâbord et vert à tribord.
• Mode démo automatique (touche V) : l'appareil joue seul, en boucle, un vol panoramique au-dessus du bassin d'Arcachon (décollage, survol de la Dune du Pilat à 2000 m, passage bas sur la pointe nord du cap Ferret, survol d'Arcachon à 1000 m, retour et pose). Un panneau de confirmation s'affiche avant le lancement. Pendant la démo, la touche Échap, ou une action franche sur le manche, en sort ; la vue (C ou bouton Y), le HUD (H ou bouton B) et la radio (K, -/+) restent actifs sans l'interrompre.
• Son du moteur et du rotor, ciel en dégradé, ombre portée.
• Radio internet optionnelle (touche K) : un flux MP3 configurable joué dans le cockpit sous les sons moteur, avec un voyant RADIO dans le HUD.
• Effets moteur quand la turbine tourne, flash rouge anti-collision sur le toit de la cabine et tuyère (distorsion thermique de l'air chaud, halo bleuté à la sortie de la turbine).
• Modèle 3D réel optionnel (voir ci-dessous) ; sinon, hélicoptère procédural.

Démarrage rapide

Tip

Première fois aux commandes ? Voici les quatre étapes pour effectuer sans stress votre premier vol aux commandes de l'Alouette II SE.3130.

1. Activez le HUD complet avec tous les instruments : touche H | bouton B.
2. Activez le mode assisté : touche M | croix directionnelle haut, un message à l'écran le confirme.
3. Démarrez la turbine avec la touche T | bouton Start, la préparation avant de pouvoir décoller prend environ 60 secondes :
   • La turbine monte seule en régime jusqu'à 33 500 tr/min
   • Le frein rotor est automatiquement relâché, les pales commencent leur rotation puis le rotor atteint son régime de vol de 360 tr/min. Le HUD indique l'état "EN RÉGIME" ou 360
4. Décollage et vol. Une fois le rotor en régime :
   • augmentez doucement le collectif (W ou Z | gâchette RT) jusqu'à un peu plus de 50% pour décoller de quelques mètres du sol
   • inclinez l'appareil au cyclique (flèches du clavier | stick gauche) pour avancer
   • compensez le couple avec le palonnier (D - droite / A ou Q - gauche | stick droit)
   • réduisez le collectif (S | gâchette LT) pour redescendre.

Commandes

Action	Clavier	Manette
Collectif +/-	W/Z / S	RT / LT
Cyclique	flèches	stick gauche
Palonniers	D / A/Q	stick droit (X)
Turbine (démarrer/couper)	T	bouton Start
Vue (poursuite/cockpit/orbite/orbite solaire)	C	bouton Y (jaune)
Livrée (Gendarmerie/origine)	L	bouton A (vert)
Mode assisté (confort)	M	croix directionnelle haut
HUD (coins/superposé/aucun)	H	bouton B
Pause	P	bouton Back
Démo : lancer / sortir	V / Échap	sortir : reprendre le manche
Radio internet (allumer/couper)	K	-
Balance radio/hélico	- / +	-
Reset position	R	bouton X
Quitter	Échap	LB + RB

Téléchargement

Des exécutables prêts à l'emploi pour Linux et Windows sont publiés dans la section Releases du dépôt. Chaque archive est autonome : décompressez-la et lancez artouste (Linux) ou artouste.exe (Windows), les ressources sont à côté du binaire. Les archives sont construites automatiquement par GitHub Actions à chaque version (voir .github/workflows/release.yml).

Compilation (Linux)

cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build -j
ctest --test-dir build --output-on-failure
./build/bin/artouste

Dépendances récupérées automatiquement (FetchContent) : GLFW, GLM, Dear ImGui, Assimp, stb, miniaudio, Catch2 ; GLAD est versionné dans third_party/. Prérequis système : pilotes OpenGL, bibliothèques de développement X11, et un compilateur C++20. libcurl (paquet de développement) est une dépendance système optionnelle : présente, elle active la radio internet ; absente, le simulateur se compile et tourne normalement sans cette fonctionnalité.

Compilation (Windows)

Avec Visual Studio 2022 (MSVC) et CMake. Dans une invite de commande Developer :

cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build --config Release -j
ctest --test-dir build -C Release --output-on-failure
build\Release\artouste.exe

Les bibliothèques tierces et le runtime C++ sont liés en statique : l'exécutable est autonome, sans DLL ni redistribuable Visual C++ à installer.

Avec VSCode

La configuration partagée est dans .vscode/. Lancer une fois la tâche "CMake : configurer" (menu Terminal > Exécuter la tâche), puis :

• Ctrl+Maj+B : compiler (tâche "CMake : compiler").
• F5 : compiler puis lancer le simulateur sous gdb.
• Tâches "CMake : tester", "Artouste : lancer", "CMake : nettoyer" pour le reste.

L'IntelliSense s'appuie sur build/compile_commands.json.

Packaging

cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build -j
cd build && cpack

Produit une archive artouste-<version>-<système> (.tar.gz sous Linux, .zip sous Windows) contenant le binaire autonome et toutes les ressources (shaders, modèle 3D, sons, terrain, textures), prête à distribuer.

Modèle 3D et sons

Le modèle 3D de l'Alouette II et les sons proviennent du paquet FlightGear de Emmanuel Baranger (helijah), sous licence GPL. Le sous-ensemble utilisé par le simulateur (modèles .ac, textures, quatre boucles sonores rotor et turbine en intérieur et extérieur, plus le son de démarrage) est inclus dans ce dépôt avec le fichier COPYING d'origine. Source : http://helijah.free.fr/flightgear/les-appareils/alouette2/appareil.htm. S'ils sont absents, l'application affiche un hélicoptère procédural et reste silencieuse.

Hélipad (régénérer l'asset)

L'hélipad de la zone de départ est un modèle .ac texturé (assets/models/helipad/), fabriqué avec Blender. Le .ac et sa texture sont versionnés : compiler et lancer le simulateur ne demande donc ni Blender ni greffon. Les étapes ci-dessous ne servent qu'à le régénérer après modification.

1. Texture (béton, anneau, H rouge), via un environnement Python isolé (hors dépôt, voir .gitignore) :

python3 -m venv tools/.venv
tools/.venv/bin/pip install Pillow
tools/.venv/bin/python tools/helipad/make_texture.py assets/models/helipad/helipad.png

2. Modèle .ac, via Blender et le greffon AC3D d'Emmanuel (https://github.com/NikolaiVChr/Blender-AC3D, fork de l'original https://github.com/majic79/Blender-AC3D), installé comme module io_scene_ac3d :

blender --background --python tools/helipad/make_helipad.py

Compatibilité Blender < 4.1 : la version actuelle du greffon cible Blender 4.3 et son importateur appelle Mesh.set_sharp_from_angle(), une API qui n'existe qu'à partir de Blender 4.1. Sous Blender 4.0, l'import d'un .ac plante donc tant que ce point n'est pas corrigé. Le contournement consiste à garder cet appel dans io_scene_ac3d/import_ac3d.py (vers la ligne 585) :

   if hasattr(me, "set_sharp_from_angle"):
       me.set_sharp_from_angle(angle=radians(self.crease))
   elif hasattr(me, "use_auto_smooth"):
       me.use_auto_smooth = True
       me.auto_smooth_angle = radians(self.crease)

Ce correctif ne touche que l'installation locale du greffon, pas le dépôt : les .ac et leurs textures étant versionnés, compiler et lancer le simulateur ne demandent ni Blender ni greffon.

Rotor de queue (régénérer le skin des pales)

Les pales du rotor de queue sont peintes par un outil Blender qui importe blade.ac, lit les UV et l'envergure, puis colorie les triangles de la pale : métal nu en livrée d'origine (tailrotor.png), jaune à zébrures rouges en livrée Gendarmerie (tailrotor-gendarmerie.png). Les deux textures sont versionnées ; régénérer ne sert qu'après modification :

blender --background --python tools/livree/make_tailrotor.py

Un contrôle rapide des textures produites :

tools/.venv/bin/python tools/livree/check_tailrotor.py \
    assets/models/Alouette-II/Models/Externals/TailRotor/tailrotor-gendarmerie.png --zebra

Terrain (choix de la map)

Chaque terrain est rangé dans son propre sous-dossier de assets/terrain/, par exemple assets/terrain/ossau/ (vallée d'Ossau, montagne), assets/terrain/cote-landes/ (côte basco-landaise, de Bayonne à Vieux-Boucau), assets/terrain/arcachon/ (bassin d'Arcachon, du Cap Ferret à Marcheprime, de Biscarrosse à Arès), assets/terrain/cauterets/ (Cauterets - Gavarnie : chemin des cascades, Pont d'Espagne, cirque de Gavarnie, montagne) et assets/terrain/bordeaux/ (Bordeaux et son agglomération : la Garonne, l'aéroport de Mérignac, Pessac, Cenon et Lormont). Un sous-dossier contient terrain.txt (calage), heightmap.png (relief), ortho.jpg (orthophoto), landmarks.txt (lieux remarquables) et, facultatifs, helipads.txt (hélipads à poser, par exemple un hôpital ou un port ; un par ligne : lon lat nom) et buildings.bin (bâtiments 3D). L'hélipad de la zone de départ est toujours présent en plus de ceux de helipads.txt.

Modifier la configuration

Le fichier assets/config.txt règle le lancement. C'est un simple fichier texte, modifiable dans n'importe quel éditeur. Chaque ligne est une clé valeur ; une ligne qui commence par # est un commentaire (ignoré).

Ce fichier est ta configuration personnelle et n'est donc pas versionné. S'il est absent au lancement, le simulateur le crée automatiquement en recopiant le modèle assets/config.default.txt (lui, versionné), puis charge cette copie. Tu peux ainsi modifier assets/config.txt à ta guise, ou le supprimer pour repartir des valeurs par défaut. Les clés disponibles :

• terrain : choisit la map chargée au démarrage (voir ci-dessous).
• turbine_demarree : 1 pour démarrer avec la turbine et le rotor déjà au régime (au lieu de la séquence de démarrage d'environ une minute), pratique pour décoller tout de suite en test ; 0 (défaut) pour un démarrage normal à froid. La variable d'environnement ARTOUSTE_TURBINE_DEMARREE a la priorité (ARTOUSTE_TURBINE_DEMARREE=1 ./build/bin/artouste).
• demo : 1 pour lancer le mode démo automatique au démarrage (vol joué tout seul, en boucle ; le terrain est alors forcé sur arcachon) ; 0 (défaut) sinon. La touche V lance la démo ; Échap, ou une action sur le manche, en sort. Pendant la démo, la vue (C ou bouton Y), le HUD (H ou bouton B) et la radio (K, -/+) restent actifs sans l'interrompre. La variable d'environnement ARTOUSTE_DEMO a la priorité.
• radio_url : URL d'un flux radio internet (MP3 sur HTTP) joué dans le cockpit, sous les sons moteur. Vide par défaut (pas de radio). La radio est coupée au lancement : la touche K l'allume puis la coupe en vol. La variable d'environnement ARTOUSTE_RADIO_URL a la priorité. La radio est une fonctionnalité optionnelle : sans libcurl à la compilation, URL vide ou réseau coupé, le simulateur reste silencieux sur ce point, sans erreur. Un voyant RADIO s'affiche dans le HUD tant que le flux joue, suivi de la part de la radio dans le mixage. Les touches - et + règlent la balance radio/hélico (un crossfade : monter la radio atténue d'autant le son de l'hélico, et inversement).
• sun_time_scale : règle la vitesse du temps du cycle jour/nuit, c'est-à-dire la rapidité de la course du soleil. La durée réelle d'une journée complète vaut 86400 / sun_time_scale secondes. La valeur 72 (défaut) fait défiler une journée entière en vingt minutes ; 144 la réduit à dix minutes ; 1 correspond au temps réel, le soleil partant de l'heure locale du PC ; 0 fige le temps à midi (le soleil ne bouge plus). Pour toute valeur autre que 1, le simulateur démarre à midi, afin d'ouvrir sur une belle lumière. L'heure courante s'affiche dans le HUD, sur la ligne HRE du panneau supérieur droit.

Par exemple, pour passer de la vallée d'Ossau à la côte landaise, ouvre assets/config.txt et remplace :

terrain ossau

par :

terrain cote-landes

Enregistre, puis relance le simulateur : la nouvelle map est chargée. La valeur doit être le nom exact d'un sous-dossier de assets/terrain/ (ici ossau, cote-landes, arcachon, cauterets ou bordeaux).

Sans modifier le fichier, la variable d'environnement ARTOUSTE_TERRAIN a la priorité, pratique pour essayer une map ponctuellement :

ARTOUSTE_TERRAIN=cote-landes ./build/bin/artouste

Régénérer ou ajouter un terrain

Les terrains sont produits hors-ligne par tools/fetch_terrain.py (données IGN Géoplateforme, Licence Ouverte Etalab 2.0). Le script prend le nom de la zone en argument et écrit dans assets/terrain/<zone>/ :

tools/.venv/bin/pip install Pillow numpy scipy   # une fois
tools/.venv/bin/python tools/fetch_terrain.py cote-landes

Pour ajouter une zone, copier une entrée du dictionnaire ZONES en tête du script (bornes géographiques, mer ou montagne, point de départ, lieux remarquables, hélipads). Voir docs/TERRAIN.md pour les détails du pipeline.

Bâtiments 3D (BD TOPO)

Les bâtiments sont les emprises au sol de la BD TOPO de l'IGN, extrudées à leur hauteur réelle (murs + toit plat). Ils sont produits à part par tools/fetch_buildings.py, qui interroge le service WFS et écrit assets/terrain/<zone>/buildings.bin :

tools/.venv/bin/python tools/fetch_buildings.py cote-landes
tools/.venv/bin/python tools/fetch_buildings.py ossau

Le seuil de hauteur dépend de la zone (clé height_min du dictionnaire ZONES) : les bâtiments les plus bas (cabanes, abris) sont écartés pour ne pas alourdir la scène. Le seuil usuel en ville est de 2 m, relevé à 5 m sur une agglomération très dense comme Bordeaux ; en montagne (Ossau), il descend à 0 pour garder les cabanes et bergeries, utiles au repérage.

Le moteur charge ce fichier s'il est présent ; sinon, le terrain s'affiche sans bâtiments. Le bassin d'Arcachon en compte environ 187 000, la côte basco-landaise environ 156 000, Bordeaux (seuil à 5 m) environ 159 000, la vallée d'Ossau environ 765.

Contributions

Le ciel réaliste et la vue d'orbite solaire proviennent d'une contribution de CHAT-DISPARU, proposée via une pull request. Elle refond le rendu du ciel, dont le dégradé passe désormais du plein jour aux teintes orangées du coucher puis à la nuit, avec le disque du soleil et son halo ; elle introduit aussi un soleil mobile et une nouvelle vue, l'orbite solaire, où la caméra se place face à l'astre. Le cycle jour/nuit réglable et l'horloge du HUD prolongent cette base.

Licence

Ce projet est distribué sous licence GPL v2 (voir LICENSE), comme le modèle 3D et les sons d'Emmanuel Baranger qu'il inclut.