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 Mouvements et interactions de la chevelure par mèches déformables

Abstract

L'animation de la chevelure est aujourd'hui un des obstacles majeurs à la production de personnages de synthèse réalistes. Les techniques publiées à ce jour peuvent produire des résultats satisfaisants dans un nombre limité de cas, par exemple où la chevelure demeure relativement courte et simple. Par contre, ces techniques ne peuvent tenir compte convenablement des mouvements causés par les cheveux s'appuyant les uns sur les autres. Le présent ouvrage propose une approche nouvelle à l'animation de la chevelure où un traitement par mèches de cheveux permet d'approximer ces phénomènes. La mèche prend ici la définition d'un ensemble de cheveux adjacents sur le scalp. Plutôt que d'animer les cheveux un à un, notre méthode propose de modéliser la déformation du volume contenant cet ensemble pour déduire le mouvement des cheveux qui le composent. Cette mèche est conçue à la manière de certains modèles à couches, c'est-à-dire qu'elle possède un squelette dictant le mouvement principal de la mèche, et une enveloppe déformable capable d'exercer des forces sur ce squelette lorsqu'elle rencontre la surface de la tête par exemple. Les mèches peuvent donc se déformer sous l'effet de forces, et peuvent également s'appuyer les unes contre les autres ou encore s'interpénétrer en imitant la friction résultante entre les cheveux les composant. Il est possible de raffiner cette approximation de façon adaptative. S'il est déterminé que l'approximation au mouvement de la chevelure obtenue avec une mèche n'est pas assez précise, cette mèche peut être subdivisée en deux mèches coïncidentes sur le scalp contenant chacune une partie des cheveux de la mèche originale. Les résultats de cette méthode ainsi que quelques améliorations possibles sont également présentées à la fin de l'ouvrage.

Keywords

animation, animation par modèles physiques, intégration d'Euler, masses-ressorts, chevelure.
 

Online version

Available  here in Postscript gzip (in french/en français).

BibTeX

@MastersThesis{Plante:2000:MSC,
  author =       "Eric Plante",
  title =        "Mouvements et interactions de la chevelure par mèches déformables",
  month =        dec,
  year =         1999,
  type =         "M.Sc. Thesis",
  school =       "D{\'e}partement d'Informatique et Recherche 
                  Op{\'e}rationnelle, Universit{\'e} de Montr{\'e}al",
}

Animations

(fig. 5.1) Mèches se balançant
Rayon de 1 cm par mèche
Rayon de 2 cm par mèche
Rayon de 3 cm par mèche

(fig. 5.2) Deux mèches entrant en collision
Aucune interaction
Friction entre les mèches
Collisions entre les mèches
Friction et collisions entre les mèches

(fig. 5.3) Deux mèches entrant en collision
Viscosité réglée à 0.5
Viscosité réglée à 50

(fig. 5.4) Sphère passant au travers de 6x6 mèches
Animation

(fig. 5.5) Deux mèches entrant en collision
Traitement sans subdivision
Traitement avec subdivision

(fig. 5.6) Vent dans une chevelure
Vue de derrière