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Dream : un modèle de matière pour l'animation

L'animation par ordinateur consiste à spécifier la trajectoire spatio-temporelle de la position et des déformations des objets d'une scène. Cela signifie souvent imiter les phénomènes naturels. Dans ce cas, les modèles générateurs qui calculent automatiquement les positions et les déformations en simulant les lois physiques garantissent le réalisme de l'animation. En conséquence, le problème de l'animation ne porte plus sur la définition explicite du mouvement mais sur la modélisation de la matière et de son comportement. Les modèles de matière utilisés en animation reprennent les comportements habituels de la matière : rigide, déformable et fluide. Ainsi, des modèles spécifiques à chaque type de comportement ont été développés ces dernières années. Chacun de ces modèles a été optimisé afin d'extraire la modélisation minimale permettant une animation réaliste au moindre coût. Mais, la diversité des objets à animer nécessite souvent d'avoir recours à des modèles de matières différents. Cela impose de pouvoir simuler ensemble des objets rigides, déformables et fluides qui interagissent entre eux.

Notre objectif a été de définir un environnement de simulation physique modulaire permettant de :

• modéliser un système physique composé d'éléments rigides et déformables interconnectés qui interagissent fortement entre eux,
• calculer la dynamique du systèmes,
• engendrer un simulateur numérique dédié au système modélisé,
• mettre en oeuvre le simulateur numérique dédié sur une plateforme distribuée temps réel.

Afin de créer cet environnement de simulation modulaire, nous avons effectué les travaux suivants :

• définition d'un formalisme général (basé sur les équations de Lagrange) d'obtention des équations du mouvement de systèmes incluant : des solides rigides, des solides déformables (munis d'une discrétisation spatiale finie), des maillages de masses et ressorts, et des ensembles de particules.
• création d'un modèle abstrait unifié appelé DREAM permettant de construire des systèmes mécaniques constitués de corps rigides et déformables interconnectés. Ce modèle abstrait est intégré sous la forme d'un langage de spécification de modèle physique et d'outils d'interprétation de ce langage.
• définition d'un algorithme de calcul automatique des équations du mouvement à partir du langage de description.
• codage d'une chaîne complète de traitements permettant, à partir de la spécification sous la forme du langage de définition des systèmes physiques, d'obtenir un simulateur temps réel numérique encapsulé et exportable.

Cette chaîne complète est actuellement évaluée par un industriel (Sogitec) à travers la mise à disposition d'un simulateur de véhicule.

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