Géométrie active pour l'animation et la modélisation

Active Geometry for Animation and Modeling

• Auteur / Autrice : Damien Rohmer
• Direction : Stéfanie Hahmann, Marie-Paule Cani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques
• Date : Soutenance le 20/09/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Jean Kuntzmann
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : EVASION
• Jury : Président / Présidente : Valérie Perrier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéfanie Hahmann, Marie-Paule Cani, Loic Barthe, Jean Sulem
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Galin, Bruno Lévy

Mots clés

Mots clés libres

Synthèse d'images

Animation

Modeling

Contrainte géométriques

Computer Graphics

Animation

Modeling

Geometrical Constraints

Résumé

Engendrer en temps-réel des déformations visuellement réalistes d'objets 3D, comme par exemple le corps et les vêtements de personnages, est un point crucial en animation, que ce pour des applications au jeu vidéo ou à la production cinématographique. Les méthodes de déformations géométriques actuelles rapides telles que le "skinning" ou l'animation physique à basse résolution ne capturent cependant pas certains comportements naturels essentiels. En particulier les déformations à volume constant du corps, le gonflement des muscles pour un personnage, ou la génération de plis sur ses vêtements dus au fait que leurs surfaces doivent rester développable. Cette thèse présente une série de méthodes rendant les modèles géométriques "actifs", c'est à dire capables de maintenir un certain nombre de contraintes intrinsèques de la surface portant sur le volume englobé ou sur le caractère développable de celle-ci. Nous étudions trois exemples: - l'ajout de contraintes locales de volumes lors de l'animation d'une créature virtuelle par skinning. - l'ajout de plis de vêtements modélisant une surface quasi-inextensible à partir d'une animation à basse résolution donnée en entrée. - la génération d'une surface de type papier froissé, basée sur la préservation de l'isométrie vis-à-vis d'un patron planaire. Dans tous ces modèles, notre approche est procédurale. Elle se base sur la déformation progressive et, potentiellement, le raffinement dynamique de la géométrie juste avant l'étape de rendu.

Generating visually realistic deformation of 3D objects in real-time for character body or garment is essential for the animation field, both for video games applications and movie production. Current fast deformation methods such as "skinning", or low resolution physically based simulations fail to capture some important natural behaviors. For instance constant volume deformation of a body, muscle bulging of a character, or wrinkling its garment which must be modeled by a developable surface. This thesis presents several methods making a geometrical models "active", that is to say able to maintain a certain number of intrinsic constraints of the surface linked to its bounded volume, or its developability. We develop three case studies - The addition of local volume constraints during skinning animation of a virtual creature. - The addition of wrinkles on garments to model stretch minimizing surface starting from a general low resolution animation provided as input. - The generation of folded paper looking surface based on length preservation with respect to its planar pattern. For every cases, we rely on a procedural approach based on progressive deformation, and eventually, on-the-fly refinement of the geometry just before the rendering stage.