Couplage ossature-peau pour l'animation interactive d'objets déformables

Equipe EVASION du laboratoire GRAVIR, Montbonnot
Responsable: François Faure
Mots-clés: animation par modèles physiques, modèle mécanique générique, forme quelconque, couplage forme-mécanique

Ce sujet s'inscrit dans un projet visant à créer et animer des objets déformables par modèles physiques de la manière la plus générique possible. L'idée est de partir de modèles géométriques conventionnels (VRML, X3D,...) qu'on dotera de propriétés mécaniques en les "plongeant" dans une sorte de "gelée" mécanique. Cette gelée sera composée de voxels dont les sommets auront des propriétés matérielles (masse volumique, élasticité, amortissement) spécifiées par l'utilisateur de manière plus ou moins automatique. Les sommets des voxels serviront aussi de points de controle cinématique de l'objet. Tout voxel non vide se verra assigner des propriétés (masses des sommets, relations entre forces et déplacements des sommets) dépendant du matériau spécifié et du taux de remplissage du voxel. L'objet sera ainsi constitué d'une "peau" (le modèle géométrique initial) déformable, appuyée sur une "ossature" assurant les propriétés mécaniques.

De tels modèles ont déjà été utilisés, toutefois la partie délicate est de réaliser le couplage mécanique entre la peau et l'ossature. Curieusement ce sujet semble ne jamais avoir été traité avec l'attention qu'il mérite, or nous pensons qu'il ouvre des perspectives très intéressantes pour l'animation de solides déformables.

Dans ce stage, on se concentrera sur la peau, en cherchant des solutions souples et génériques pour, notamment:

• répercuter sur l'ossature une force appliquée sur un point de la peau, y compris avec une composante de frottement;
• répercuter sur l'ossature un déplacement imposé sur un point de la peau;
• altérer localement l'apparence de la peau en fonction des efforts appliqués, sans rien modifier à sa géométrie. On pourra explorer pour cela l'utilisation de textures de couleur, de normales et de profondeur;
• détecter et modéliser efficacement le contact entre de tels objets;
• paramétrer simplement et intuitivement le modèle, afin que n'importe quel utilisateur accède facilement à une grande gamme de comportements.

Pour valider et présenter les travaux effectués, on s'appuiera sur des outils disponibles et couramment utilisés à EVASION (visualisation OpenGL, moteur dynamique, détection de collisions, chargement de scènes au format X3D...), qu'on enrichira si besoin est (collisions,...). Une démonstration pourrait par exemple consister à:

• charger un modèle quelconque à partir d'un fichier X3D
• créer l'ossature (grille, matériaux,...)
• manipuler l'objet à la souris en appliquant des forces ou des déplacements imposés
• appliquer des collisions ...