Animation dynamique de corps déformables continus - Université de Reims Champagne-Ardenne Access content directly
Theses Year : 2001

Dynamic animation of continuous deformable objects

Animation dynamique de corps déformables continus

Abstract

Recent improvements in computer animation allow simulating the motion of a large variety of shapes. As an example, deformable objects animation is becoming a major research topic for the computer graphics community. Dynamic animation is one of the possible ways to model deformation through time. First, a physics- based modelling approach gives a natural mapping between the parameters of the model and the physical properties of matter. Second, the motion considered as the solution of the underlying mechanical equations can be produced automatically with a given set of initial conditions. But dynamic animation greatly depends on several disciplines, foreign to the computer sciences area like mechanics, numerical analysis. In order to help every developer who wants to build a dynamic animation engine, the first part of the document gathers three bibliographical studies dealing with a justification of the Lagrange equations, a classification of usual integration methods and a state of the art about physical-based modelling of deformable objects. Many of the proposed mechanical models for deformable objects, even if they are built upon continuum mechanics, proceed in a discretizing step. This step consists of distributing the total mass upon a discreet set of characteristic points. In the second part of this document, I present an innovative model for deformable objects using a continuous mass repartition. This model, based on a spline definition, encompasses the definitions of spline curves, surfaces and volumes and allows performing formal simplifications on the equations of motion to obtain an equivalent linear differential system exhibiting remarkable structural properties. I also propose a continuous model for inner elastic constraints built upon a deformation energy function. This work, developed in a general way, is currently restricted to spline curves. Finally, I take advantage of the properties of this new mechanical model to propose a parameters reduction method in order to speed up the computation times during the process of knitwear simulation.
Les progrès réalisés en animation par ordinateur ne cessent de repousser les limites de l’ensemble des formes dont on peut reproduire le mouvement. L’évolution de formes changeantes notamment est d’ores et déjà un centre d’intérêt important au sein de la communauté de l’informatique graphique. L’animation dynamique, qui repose sur les équations de la physique, consiste en une des voies envisageables pour représenter la déformation. L’avantage d’une telle approche réside dans l’adéquation du modèle avec les propriétés intrinsèques de la matière décrites par la physique. D’autre part, l’évolution de ces corps étant conditionnée par les équations du mouvement, l’animation dynamique permet d’automatiser le processus de génération d’animations. Mais l’animation dynamique requiert la maîtrise de compétences étrangères à l’informatique telles que la mécanique et l’analyse numérique. Afin de tenter de répondre à quelques problèmes cruciaux auxquels l’informaticien doit faire face pour la réalisation d’un logiciel d’animation dynamique, la première partie de ce mémoire rassemble des études bibliographiques traitant d’une justification des équations de Lagrange, d’une classification des méthodes usuelles d’intégration numérique et d’un état de l’art des modèles déformables proposés en animation dynamique. Nombre de modèles de corps déformables, même s’ils reposent sur des équations régissant le comportement des milieux continus, ont recours à une étape de discrétisation. Cette étape se traduit par une répartition de la masse totale du corps parmi un ensemble discret de points caractéristiques. Dans la deuxième partie de ce mémoire, je développe ma contribution à l’animation dynamique en présentant un modèle innovant de corps déformables dont la répartition massique est continue. Ce modèle, qui s’appuie sur une définition spline, englobe à la fois les courbes, les surfaces et les volumes splines. La définition géométrique de ce modèle couplée avec une description paramétrique continue de la masse permet de réaliser des simplifications formelles des équations du mouvement pour déboucher sur un système différentiel équivalent aux propriétés structurelles intéressantes. Je propose aussi une modélisation continue des efforts élastiques internes à partir d’une énergie de déformation paramétrée par les constantes caractéristiques de la matière. Ce travail s’inscrivant dans une démarche générale se limite pour le moment au cas des corps linéiques. Enfin, j’utilise le modèle des variétés splines pour mettre en œuvre une méthode de réduction de paramétrage afin d’accroître les performances de production d’animations dynamiques de textiles tricotés
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  • HAL Id : tel-04426043 , version 1

Cite

Olivier Nocent. Animation dynamique de corps déformables continus : Application à la simulation de textiles tricotés. Informatique [cs]. Université de Reims Champagne Ardenne (URCA), 2001. Français. ⟨NNT : 2001REIMS026⟩. ⟨tel-04426043⟩

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