Modélisation et animation de surfaces implicites à squelettes - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2005

Modélisation et animation de surfaces implicites à squelettes

Résumé

We show in this thesis that it is possible to very efficiently use implicit surfaces with skeletons to model, animate and metamorphose in a simple way textured complex objects or characters with an accurate and intuitive control. The use of more semantic models using primitives with complex skeletons indeed makes it possible to strongly reduce the number of parameters to be controlled with the profit of more significant parameters. Our system gathers a broad bookshop of skeletons of all dimensions as well as an automatic mechanism of simulation of very complex skeletons by adaptive decomposition in known and optimized skeletons. Various operators of mixture allow a fine control of the smoothing of the connections between the parts of the objects. In addition, the adaptation of our geometrical model to space control and the combination of procedural solid textures makes it possible to texture any type of geometry volumiquement. Lastly, a skeleton of control unifies the trees of description of the geometry and textures within the same structure in order to ensure the coherence of the whole during animations and metamorphoses. Animation is done on the level of the skeleton of control for high level handling then each parameter can be controlled individually or by another parameter through functions of evolution in order to benefit from the flexibility of the hierarchical models and to adapt to any type of engine of animation. This organization also makes it possible to directly use our tools of metamorphosis of forms and textures for models animated by guaranteeing the coherence of the geometrical transformations and of textures without appearance of amorphous intermediate stages. The intermediate model is built automatically starting from a definite graph of correspondences in a hierarchical way by an assisted and controllable process. By also metamorphosing animations, we define the animorphose as the synchronous and controlled metamorphosis respective geometries, textures and their animations. In the case of characters animated by key stages, we propose a specific algorithm allowing to carry out all calculations of the transformation into preprocessings so that the intermediate model is not more expensive than a simple animated model. To guarantee fast treatments (edition, visualization by launching rays or polygonalisation), we propose on the one hand calculation algorithms of distance optimized to benefit from the space coherence of the requests and on the other hand the definition of levels of detail in order to adapt the primitives, the operators and the structure even of the models to necessary quality. An automatic algorithm of rewriting of the trees of description supplements these accelerations
Nous montrons dans cette thèse qu'il est possible d'utiliser très efficacement des surfaces implicites à squelettes pour modéliser, animer et métamorphoser de manière simple des objets ou personnages texturés complexes avec un contrôle précis et intuitif. Le passage à des modèles plus sémantiques utilisant des primitives à squelettes complexes permet en effet de réduire fortement le nombre de paramètres à contrôler au profit de paramètres plus significatifs. Notre système regroupe une large librairie de squelettes de toutes dimensions ainsi qu'un mécanisme automatique de simulation de squelettes très complexes par décomposition adaptative en squelettes connus et optimisés. Divers opérateurs de mélange permettent un contrôle fin du lissage des raccords entre les parties des objets. D'autre part, l'adaptation de notre modèle géométrique au contrôle spatial et à la combinaison de textures solides procédurales permet de texturer volumiquement tout type de géométrie. Enfin, un squelette de contrôle unifie les arbres de description de la géométrie et des textures au sein d'une même structure afin d'assurer la cohérence de l'ensemble lors des animations et métamorphoses. L'animation se fait au niveau du squelette de contrôle pour les manipulations de haut niveau puis chaque paramètre peut être contrôlé individuellement ou par un autre paramètre au travers de fonctions d'évolution afin de profiter de la souplesse des modèles hiérarchiques et de s'adapter à tout type de moteur d'animation. Cette organisation permet également d'utiliser directement nos outils de métamorphose de formes et de textures pour des modèles animés en garantissant la cohérence des transformations géométriques et de textures sans apparition d'étapes intermédiaires amorphes. Le modèle intermédiaire est construit automatiquement à partir d'un graphe de correspondances défini de manière hiérarchique par un processus assisté et contrôlable. En métamorphosant également les animations, nous définissons l'animorphose comme la métamorphose synchrone et contrôlée des géométries, des textures et de leurs animations respectives. Dans le cas de personnages animés par étapes clefs, nous proposons un algorithme spécifique permettant d'effectuer tous les calculs de la transformation en pré-traitements de sorte que le modèle intermédiaire n'est pas plus coûteux qu'un simple modèle animé. Pour garantir des traitements rapides (édition, visualisation par lancer de rayons ou polygonalisation), nous proposons d'une part des algorithmes de calcul de distance optimisés pour tirer profit de la cohérence spatiale des requêtes et d'autre part la définition de LODs afin d'adapter les primitives, les opérateurs et la structure même des modèles à la qualité requise. Un algorithme de ré-écriture automatique des arbres de description complète ces accélérations
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-01468617 , version 1 (15-02-2017)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01468617 , version 1

Citer

Aurélien Barbier Accary. Modélisation et animation de surfaces implicites à squelettes. 2005. ⟨hal-01468617⟩
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