Projet : IMAGIS - imagis

<body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000" link="#9944EE" vlink= "#0000FF" alink="#00FF00"> <h2><a name="SECTION00032000000000000000" id= "SECTION00032000000000000000">Animation et modélisation</a></h2> <a name="IMAGIS_fondements_fondementsAnim" id= "IMAGIS_fondements_fondementsAnim"></a> <p><br /> <br /> <span class="textbf">Participants :</span> Marie-Paule Cani, FranÇois Faure, Jean-Dominique Gascuel, Fabrice Neyret, David Bourguignon, Jean Combaz, Gilles Debunne, Eric Ferley, Frank Perbet, Dan Stora.<br /> <br /></p> <p><strong>Mots clés :</strong> <i>animation, simulation, déformations, collisions, croissance, modélisation géométrique, niveaux de détail, surfaces implicites, textures animées, phénomènes naturels, environnement, simulation chirurgicale, modeleur, interaction .</i></p> <h3>Résumé :</h3> <div class="ABSTRACT"> <p><i>La synthèse de séquences animées pose des problèmes difficiles de calcul de mouvements et de déformations réalistes, et conduit naturellement à rechercher une représentation adéquate des objets. Nous explorons trois voies pour permettre la simulation d'objets hétérogènes complexes déformables en des temps raisonnables : la mise au point de représentations multi-couches basées sur des hiérarchies de modèles générateurs simples couplés, la conception de modèles générateurs fondés soit sur des équations physiques locales simplifiées, soit sur des règles phénoménologiques, et le développement d'algorithmes adaptatifs permettant de concentrer à chaque instant la puissance de calcul là où elle est la plus nécessaire.</i></p> </div> <p>Les travaux du projet iMAGIS recouvrent les aspects modélisation, simulation, et contrôle du mouvement d'objets complexes, articulés ou déformables. Les ``modèles générateurs'' qui se développent depuis quelques années en animation de synthèse constituent un outil privilégié pour atteindre ce but. Contrairement aux approches descriptives traditionnelles, ils sont, en effet, capables d'engendrer mouvements et déformations à partir de descriptions physiques ou phénoménologiques des objets, de conditions initiales, et de contraintes éventuelles à respecter au cours du mouvement. De plus, ces modèles sont capables de réagir à des stimuli extérieurs (manipulation interactive, collisions, etc).</p> <p>Disposer d'une bonne représentation de surface peut être déterminant pour l'animation d'objets complexes. En effet, la surface d'un objet intervient lors de la détection et du traitement des interactions (collisions, contacts) avec d'autres objets de la scène. De plus, c'est cette surface et elle seule qui sera visualisée lors du rendu d'une animation. Nous avons développé depuis quelques années une technique de représentation à base de surfaces implicites (iso-surfaces d'un champ potentiel) qui améliore l'efficacité des détections de collision, offre une modélisation exacte des surfaces de contact, et permet une représentation aisée des changements de topologie (fractures, fusions).</p> <p>D'autre part, animer des maquettes numériques en des temps raisonnables constitue un véritable défi, dans la mesure où ces maquettes sont le plus souvent destinées à simuler le mouvement et les déformations d'objets hétérogènes complexes du monde réel. C'est le cas par exemple pour la simulation d'organes du corps humain, rendue indispensable par le développement des applications médicales, ou pour celle des phénomènes naturels destinés aux effets spéciaux dans le secteur audiovisuel (coulées de lave, ruisseaux, végétation animée, croissance et déchirures, etc). Le problème de l'efficacité des algorithmes est encore exacerbé pour certaines applications comme les simulateurs interactifs ou les mondes virtuels, pour lesquelles le temps-réel est requis. Notre méthodologie pour aborder ces problèmes s'appuie sur trois axes majeurs :</p> <ol> <li>La représentation d'un phénomène complexe grâce à une hiérarchie ou à un graphe de sous-modèles couplés (on parle de ``modèle à couches'' pour désigner l'ensemble ainsi constitué) : Il s'agit de décomposer, autant qu'il est possible, l'objet ou le phénomène à représenter en une hiérarchie de sous-phénomènes en interaction, pouvant correspondre à des échelles totalement différentes. Le modèle offrant le meilleur compromis entre réalisme et temps de calcul est choisi pour chacun de ces sous-phénomènes, sans hésiter à les simuler à des fréquences différentes, ni à jouer sur la diversité des représentations choisies pour chaque couche. Alors qu'un véritable modèle physique sera utilisé pour certaines d'entre elles, un simple habillage cinématique, géométrique, ou même des textures animées pourront faire gagner en efficacité pour les autres.</li> <li>La mise au point de modèles générateurs adaptés à une échelle et un phénomène donné, les contraintes étant que ceux-ci doivent être efficaces en temps de calcul et facilement controlés par un utilisateur. Nous développons d'une part des modèles découlants d'équations physiques locales simplifiées (voire résultant parfois d'analogies), et d'autre part des modèles phénoménologiques (prairies sous le vent, ruisseaux, croissance, textures animées), quand il est plus simple de modéliser et contrÔler les effets visibles des phénomènes que leur cause physique.</li> <li>La conception d'algorithmes de simulation adaptatifs, offrant à chaque instant le meilleur compromis entre précision et réalisme. Ces algorithmes permettent d'adapter dynamiquement en cours de simulation, soit la nature des modèles utilisés au sein d'un modèle à couche, soit la précision à laquelle sont effectués les calculs pour un modèle donné. Cette adaptation peut être faite en fonction des contraintes d'efficacité, de précision, et de l'importance de chaque objet dans la scène.</li> </ol> </body>