Animation interactive de mouvements
secondaires par simulation de surfaces élastiques
Sommaire
En synthèse d'animation, les mouvements secondaires sont
des mouvements apparaissant en réponse aux actions d'un personnage ou
d'un objet animé. Des exemples d'objets typiquement impliqués
dans des mouvements secondaires sont les vêtements, la peau ou les cheveux
d'un personnage. Nous proposons un modèle inspiré de la physique,
qui est simple, rapide et stable, simulant des mouvements secondaires à
l'aide de surfaces élastiques décrites à partir de maillages
triangulaires animés quelconques. Les sommets et les arêtes des
régions déformables d'un modèle géométrique
sont respectivement convertis en masses ponctuelles et ressorts linéaires.
Notre méthode se base sur un schéma d'intégration qui utilise
des contraintes géométriques plutôt que des forces, ce qui
nous permet d'atteindre le niveau d'efficacité des approches explicites
en même temps qu'une stabilité semblable aux approches implicites.
Les paramètres contrôlant la simulation sont intuitifs et simples
à incorporer au modèle géométrique. Notre technique
est adaptée aux contraintes particulières des jeux vidéo
puisqu'elle est robuste aux actions arbitraires de l'usager. De plus, elle permet
de simuler une vaste gamme de matériaux allant des surfaces élastiques
aux surfaces très raides, grâce à un ordonnancement des
contraintes en partant des masses fixes. Nous démontrons l'efficacité
de notre méthode en l'utilisant dans des applications interactives, où
l'usager contrôle un personnage ayant certaines régions élastiques
et portant des accessoires simulés.
Abstract
In animation synthesis, secondary motion appears in response to the
actions of an animated character or object. Examples of typical objects
whose motion can be described as secondary motion are a character's
clothing, skin, and hair. We propose a simple, fast, and stable
physically-based model which simulates elastical surfaces, created from
an arbitrary animated triangular mesh. The vertices and edges of the
deformable regions of the geometrical model are converted respectively
into point-masses and linear springs. We use an integration scheme based
on geometrical constraints, rather than forces, to attain the level of
performance of an explicit integration scheme coupled with stability
approaching that of an implicit integration scheme. Simulation parameters
are intuitive and easily added to the geometrical model. Since it is
robust for arbitrary user input, our technique is adapted to the unique
constraints of video games. The range of surfaces simulable by our
method is broad, including elastical surfaces as well as stiff
surfaces, due to an ordering of constraints ordering that starts from the
fixed masses. We tested the efficiency of our method in interactive
applications, where the user controls a character incorporating
elastic geometrical regions and wearing simulated accessories.
Mots-clés
Synthèse d'animation, animation basée sur la physique, modélisation
basée sur la physique, simulation en temps réel, mouvements secondaires,
animation de tissus, surfaces flexibles, corps mous.
Online version
Available here in french (en français)
in Adobe PDF format (4.14 MB).
Videos available here (4.78 MB), here
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BibTeX
@MastersThesis{Simard:2005:MSC,
author = "Yannick Simard",
title = "Animation interactive de mouvements secondaires par simulation de surfaces {\'e}lastiques",
month = dec,
year = 2005,
type = "M.Sc. Thesis",
school = "D{\'e}partement d'Informatique et Recherche
Op{\'e}rationnelle, Universit{\'e} de Montr{\'e}al",
}
