Thèse de Samuel Carensac


Sujet :
Contrôle physique de mouvement de personnages virtuels en environnement complexe

Résumé :

Cette thèse traite de l’animation de personnages virtuels composés de corps rigides reliés par des articulations et contrôlés par des interactions physiques (forces et moments). Le contrôleur est le système qui calcule dynamiquement ces interactions. Notre objectif est d’étudier et de réaliser un contrôleur pour la simulation de mouvements d’un personnage en interaction avec un fluide.

La complexité du comportement de tels milieux ne permet pas de prédire les interactions entre le personnage et le fluide. Il en découle que le contrôleur proposé doit être capable de réagir à celles-ci. Nous avons focalisé nos travaux sur la conception d’un contrôleur de type SIMBICON capable de s’adapter aux perturbations apportées par la présence d’un fluide simulé physiquement. Ce choix est motivé par notre contrôleur précédent qui proposait
un contrôleur en interaction avec un fluide représenté à travers l’utilisation de formule de dynamique des fluides simples. L’utilisation d’une véritable simulation physique du fluide nous permettrait d’améliorer le réalisme physique de la simulation en prenant en compte l’impact du déplacement du personnage sur le fluide.

Ayant pour objectif un contrôleur interactif nous nous sommes focalisés sur deux axes principaux. Le premier est la conception d’un contrôleur capable de supporter des fréquences de simulation faibles tout en conservant la vitesse de calcul apporté par l’utilisation du modèle SIMBICON. Nous proposons de réduire les instabilités introduites par l’utilisation de fréquences de simulation faibles par un système de feedback utilisant une optimisation
en ligne permettant d’obtenir une meilleure stabilité des contacts. Ce système, associé à une étude des paramètres du système en fonction de la fréquence de simulation, nous a permis de proposer un contrôleur capable de supporter des fréquences de simulation allant jusqu’à 225Hz. Le second axe de recherche visait à proposer une implémentation entièrement GPU et interactive d’une simulation lagrangienne de fluide. Nous avons étudié l’impact sur les performances de notre implémentation GPU de plusieurs optimisations proposé par des travaux proposant des implémentations parallèles CPU. Nous proposons également une solution permettant de déplacer la zone de fluide simulé en cours de simulation pour limiter l’espace de simulation du fluide à la proximité immédiate du personnage au cours de son déplacement pour assurer une simulation du fluide en temps interactif.


Encadrant : Atilla Baskurt
Co-encadrant : Saida Bouakaz, Nicolas Pronost

Date de soutenance : vendredi, 5 juillet, 2019

Jury :
Franck MultonProfesseur(e)Université de Rennes 2 Rapporteur(e)
Lionel ReveretChargé(e) de RechercheINRIA Rhône-AlpesRapporteur(e)
Marie-Paule CaniProfesseur(e)Ecole PolytechniquePrésident(e)
Sylvie GibetProfesseur(e)Université de Bretagne SudExaminateur​(trice)
Atilla BaskurtProfesseur(e)INSA de LyonDirecteur(trice) de thèse
Saida BouakazProfesseur(e)Université Claude Bernard Lyon 1Co-directeur (trice)
Nicolas PronostMaître de conférenceUniversité Claude Bernard Lyon 1Co-encadrant(e)