Utilisation de phénomènes de croissance pour la génération de formes en synthèse d’images

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Utilisation de phénomènes de croissance pour la génération de formes en synthèse d’images. Jean Combaz Pour le titre de docteur en informatique de l’UJF Sous la direction de Fabrice Neyret – EVASION/GRAVIR. Introduction. Contexte Besoins + de réalisme + de détails + de complexité - PowerPoint PPT Presentation

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Utilisation de phénomènes de croissance Utilisation de phénomènes de croissance pour la génération de formespour la génération de formes

en synthèse d’images en synthèse d’images

Jean Combaz

Pour le titre de docteur en informatique de l’UJF

Sous la direction de Fabrice Neyret – EVASION/GRAVIR

IntroductionIntroduction

ContexteBesoins

+ de réalisme

+ de détails

+ de complexité

+ d’expressivité

Un défi: les scènes naturelles

IntroductionIntroduction

MotivationsDe nombreuses formes naturelles de croissance

Mécanismes simples formes complexes : morphogénèse

IntroductionIntroduction

MotivationsDe nombreuses formes naturelles de croissance

Mécanismes simples formes complexes

Approches classiques• Modélisation géométrique

+ Contrôle jusque dans les moindres détails

– Exhaustivité: fastidieux

[SP86]

IntroductionIntroduction

MotivationsDe nombreuses formes naturelles de croissance

Mécanismes simples formes complexes

Approches classiques• Modélisation géométrique

• Modélisation procédurale

+ Outil de haut niveau,

– Contrôle global

[Per85] [PH89]

IntroductionIntroduction

MotivationsDe nombreuses formes naturelles de croissance

Mécanismes simples formes complexes

Approches classiques• Modélisation géométrique

• Modélisation procédurale

• Modélisation physique

+ Outil de haut niveau, réalisme

– Contrôle, paramètres inconnus,

condition initiale, historique des forces,…

[BHW94]

Objectifs et approche

Reproduire des formes naturelles résultant de croissance• Formes visuellement réalistes suffisantes• De nombreux mécanismes, quelques formes typées [Tho17]

Modeleur• Le juste niveau de contrôle

+ Extension à d’autres formes

IntroductionIntroduction

PlanPlan

I.I. Phénomènes naturels de croissancePhénomènes naturels de croissance

II.II. Principe de notre modeleur de croissancePrincipe de notre modeleur de croissance Contribution 1

III.III. Modèles déformablesModèles déformables

IV.IV. Calcul d’une nouvelle formeCalcul d’une nouvelle forme Contribution 2

V.V. Modalités d’interactionModalités d’interaction Contribution 3

ConclusionConclusion

[PG02,AFIG02][PG02,AFIG02]

[PG02,AFIG02][PG02,AFIG02]

[SCA04][SCA04]

I.I. Phénomènes naturels de croissancePhénomènes naturels de croissance1.1. Plis et cloquesPlis et cloques

2. Croissance arborescente

3. Motifs de croissance

4. Croissance pour la synthèse d’images

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme

V. Modalités d’interaction

Conclusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

1.2 Croissance hétérogène

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

1.2 Croissance hétérogène

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

1.2 Croissance hétérogène

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

1.2 Croissance hétérogène

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

1.1 Contraintes externes

1.2 Croissance hétérogène

1.3 Croissance: contractions

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques 1. Plis et cloques

I.I. Phénomènes naturels de croissancePhénomènes naturels de croissance1. Plis et cloques

2.2. Croissance arborescenteCroissance arborescente

3. Motifs de croissance

4. Croissance pour la synthèse d’images

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme

V. Modalités d’interaction

Conclusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

Méristèmes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

Méristèmes

Facteurs de croissance influençant la forme• Vitesse de croissance

• Inhibition des méristèmes

• Contraintes mécaniques

• Gravité, lumière, contact, …

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

Pression sanguineélevée

Croissance en diamètre

des vaisseaux

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

Pression sanguineélevée faible

Croissance en diamètre Régression

des vaisseaux capillaire

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLADiffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

amplification des irrégularités:

création de nouvelles branches

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

amplification des irrégularités:

création de nouvelles branches

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

amplification des irrégularités:

création de nouvelles branches

effet « écran »: croissance des

branches externes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

amplification des irrégularités:

création de nouvelles branches

effet « écran »: croissance des

branches externes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81]

Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

Illustrationles marcheurs aléatoires

amplification des irrégularités:

création de nouvelles branches

effet « écran »: croissance des

branches externes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81,BJ]

Exemples:• Bactéries, coraux

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81,BJ,Kaa99]

Exemples:• Bactéries, coraux

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81,BJ,Kaa99,Fle]

Exemples:• Bactéries, coraux

• Drainage dû à l’érosion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81,BJ,Kaa99,Fle]

Exemples:• Bactéries, coraux

• Drainage dû à l’érosion

• Croissance dendritique

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

2.2 Système sanguin [Fle03]

2.3 Mécanisme DLA [WS81,BJ,Kaa99,Fle,Nak54]

Exemples:• Bactéries, coraux

• Drainage dû à l’érosion

• Croissance dendritique

• Croissance des cristaux

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2. Croissance arborescente

I.I. Phénomènes naturels de croissancePhénomènes naturels de croissance1. Plis et cloques

2. Croissance arborescente

3.3. Motifs de croissanceMotifs de croissance

4. Croissance pour la synthèse d’images

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme

V. Modalités d’interaction

Conclusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

Création de motifs: taches, bandes, …

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

Exemples• Pigmentation (poissons, pelage des félins, coquillages, …)

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

Exemples• Pigmentation (poissons, pelage des félins, coquillages, …)

• Croissance des dents

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciationdifférenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusiondiffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

3.1 Réaction-diffusion [Tur52,FMP92,Mur88,KLC+96]

• Réaction: activateur-inhibiteur

• Diffusion: vitesses différentes

3.2 Embryogénèse2 points clés:

• différenciation

• diffusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3. Motifs de croissance

I.I. Phénomènes naturels de croissancePhénomènes naturels de croissance1. Plis et cloques

2. Croissance arborescente

3. Motifs de croissance

4.4. Croissance pour la synthèse d’imagesCroissance pour la synthèse d’images

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme

V. Modalités d’interaction

Conclusion

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84,Gre91]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84,Gre91,Fle95]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84,Gre91,Fle95,WFM01]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84,Gre91,Fle95,WFM01]

4.2 Réaction-diffusion [Tur91,WK91]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84,Gre91,Fle95,WFM01]

4.2 Réaction-diffusion [Tur91,WK91,FMP92]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84,Gre91,Fle95,WFM01]

4.2 Réaction-diffusion [Tur91,WK91,FMP92,KL03]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

4.1 Modèles cellulaires [Conway70,You84,Gre91,Fle95,WFM01]

4.2 Réaction-diffusion [Tur91,WK91,FMP92,KL03]

4.3 L-Systèmes [Lin68,PJM94,PHM95]

I. Phénomènes naturels de croissanceI. Phénomènes naturels de croissance 4. Croissance pour la synthèse 4. Croissance pour la synthèse

I. Phénomènes naturels de croissance

II.II. Principe de notre modeleur de croissancePrincipe de notre modeleur de croissance1.1. Le point de vue de l’utilisateurLe point de vue de l’utilisateur

2. Du point de vue du modèle

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle formeV. Modalités d’interaction

Conclusion

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

Contributions: [Pacific Graphics’02,AFIG’02]

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche)

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

Localisation explicite

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

Localisation explicite

procédural

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

Localisation Orientation (anisotropie)

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

Localisation Orientation (anisotropie) Intensité(s) de dilatation

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

x1.5

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

Localisation Orientation (anisotropie) Intensité(s) de dilatation

Style des formes de croissance Longueur d’onde

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

Localisation Orientation (anisotropie) Intensité(s) de dilatation

Style des formes de croissance Longueur d’onde Régularité

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance

Localisation Orientation (anisotropie) Intensité(s) de dilatation

Style des formes de croissance Longueur d’onde Régularité

Contraintes Direction privilégiée de croissance Attachements Glissements Collisions Forces externes…

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

[PG02,AFIG02]

Forme initiale (ébauche) Définition de la croissance Style des formes de croissance Contraintes

Exemple:Dessin interactif de plis

II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de II. Principe de notre modeleur de croissance 1. Le point de vue de l’utilisateurl’utilisateur

I. Phénomènes naturels de croissance

II.II. Principe de notre modeleur de croissancePrincipe de notre modeleur de croissance1. Le point de vue de l’utilisateur

2.2. Du point de vue du modèleDu point de vue du modèle

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle formeV. Modalités d’interaction

Conclusion

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

[PG02,AFIG02]

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Forme initiale

Etat de référence

Croissance

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Etat de référence

Croissance

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence• Longueurs au repos l

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Croissance

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence• Longueurs au repos l

• Courbures au repos κ

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Croissance

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence• Longueurs au repos l

• Courbures au repos κ• Maillage de connexité

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Croissance

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contractionReprésentation de la croissance ?

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction

Représentation de la croissanceCas 1D

Taux de dilatation Transformation 1D, f = ∫D(x)dx

Description locale Description globale

D = —∂f∂x

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction

Représentation de la croissanceCas 1D

Taux de dilatation D

Cas 2D

Plus d’équivalence description locale / description globale

Description locale: le tenseur de dilatation D

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction

Représentation de la croissanceCas 1D

Taux de dilatation D

Cas 2D

Le tenseur de dilatation D – Matrice 2x2– Symétrique– Définie– Positive

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction

Représentation de la croissanceCas 1D

Taux de dilatation D

Cas 2D

Le tenseur de dilatation D – Matrice 2x2– Symétrique– Définie– Positive

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Forme quadratique

u uTD u

Direction

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction

Représentation de la croissanceCas 1D

Taux de dilatation D

Cas 2D

Le tenseur de dilatation D – Matrice 2x2– Symétrique– Définie– Positive

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Forme quadratique

u uTD u

Direction Taux de dilatation

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction

Représentation de la croissanceCas 1D

Taux de dilatation D

Cas 2D

Le tenseur de dilatation D

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

u uTD u

λ 0

0 λ

λ 0

0 1

λ1 0

0 λ2

PT

PT

PT

P

P

P

Dilatation isotrope

Dilatation anisotrope unidirectionnelle

Dilatation anisotrope

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction

Représentation de la croissanceCas 1D

Taux de dilatation D

Cas 2D

Le tenseur de dilatation D

Concrètement:

– Champ de tenseur de dilatation: défini par l’utilisateur

– Forme quadratique: pour appliquer la croissance

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

u uTD u

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Optimisation du maillage

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

• Permutations

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

• Permutations

• Subdivisions

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

• Permutations

• Subdivisions

• Suppressions

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

• Permutations

• Subdivisions

• Suppressions

• Déplacements

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Nouvel état de référence

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Solveur

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

SolverTrouver une existence 3D à l’état de référence

• Un modèle physique mesure les déformations

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

SolverTrouver une existence 3D à l’état de référence

• Un modèle physique mesure les déformations

• Minimisation de ces déformations

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

Forme d’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

SolverTrouver une existence 3D à l’état de référence

• Un modèle physique mesure les déformations

• Minimisation de ces déformations

Forme d’équilibre

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

SolverTrouver une existence 3D à l’état de référence

• Un modèle physique mesure les déformations

• Minimisation de ces déformations

Forme d’équilibre

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

SolverTrouver une existence 3D à l’état de référence

• Un modèle physique mesure les déformations

• Minimisation de ces déformations

Forme d’équilibre

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

III.III. Modèles déformables (état de l’art)Modèles déformables (état de l’art)

IV. Calcul d’une nouvelle forme1. Notre modèle mécanique

2. Résolution de l’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

SolverTrouver une existence 3D à l’état de référence

• Un modèle physique mesure les déformations

• Minimisation de ces déformations

Forme d’équilibre

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

III. Modèles déformables (état de l’art)

IV.IV. Calcul d’une nouvelle formeCalcul d’une nouvelle forme

1.1. Notre modèle mécaniqueNotre modèle mécanique

2. Résolution de l’équilibre

[PG02,AFIG02]

Forme initiale

Etat de référence

Croissance: dilatation ou contraction• Modification des longueurs l

• Pas de déplacement 3D

Nouvel état de référence

Optimisation locale du maillage [WW94,Geo99]

Nouvel état de référence

SolverTrouver une existence 3D à l’état de référence

• Un modèle physique mesure les déformations

• Minimisation de ces déformations

Forme d’équilibre

II. Principe de notre modeleur de croissanceII. Principe de notre modeleur de croissance 2. Du point de vue du modèle 2. Du point de vue du modèle

III. Modèles déformables (état de l’art)

IV. Calcul d’une nouvelle forme1. Notre modèle mécanique

2.2. Résolution de l’équilibreRésolution de l’équilibre

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables1. Rappels d’élasticité linéaire

2. Modèles discrets 3D

3. Modèles de coques

IV. Calcul d’une nouvelle formeV. Modalités d’interaction

Conclusion

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

1. Rappels d’élasticité linéaireTenseur des déformations ε

• Mesure la déformation

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

1. Rappels d’élasticité linéaireTenseur des déformations ε

• Mesure la déformation

• 3D: matrice 3x3 symétrique

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

1. Rappels d’élasticité linéaireTenseur des déformations ε

• Mesure la déformation

• 3D: matrice 3x3 symétrique

• Classiquement:

Cauchy Green-Lagrange

Linéaire

2 ∂xj ∂ui

1 ∂ui ∂uj– — + —

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

1. Rappels d’élasticité linéaireTenseur des déformations ε

• Mesure la déformation

• 3D: matrice 3x3 symétrique

• Classiquement:

Cauchy Green-Lagrange

Linéaire Quadratique

2 ∂xj ∂ui

1 ∂ui ∂uj– — + —

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

2 ∂si ∂sj

1 ∂P ∂P– — . — +δij

1. Rappels d’élasticité linéaireTenseur des déformations ε

• Mesure la déformation

• 3D: matrice 3x3 symétrique

• Classiquement:

Cauchy Green-Lagrange

Linéaire Quadratique

2 ∂xj ∂ui

1 ∂ui ∂uj– — + —

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

2 ∂si ∂sj

1 ∂P ∂P– — . — +δij

Tenseur des contraintes σ

• Décrit la répartition des forces: fv = div σ

1. Rappels d’élasticité linéaireTenseur des déformations ε

• Mesure la déformation

Loi de comportement

σ = L(ε)

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

Tenseur des contraintes σ

• Décrit la répartition des forces: fv = div σ

1. Rappels d’élasticité linéaireTenseur des déformations ε

• Mesure la déformation

Loi de comportement

σ = λtr(ε)Id + 2με

Loi de Hooke (linéaire isotrope)

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 1. Rappels d’élasticité linéaire 1. Rappels d’élasticité linéaire

Tenseur des contraintes σ

• Décrit la répartition des forces: fv = div σ

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables1. Rappels d’élasticité linéaire

2. Modèles discrets 3D

3. Modèles de coques

IV. Calcul d’une nouvelle formeV. Modalités d’interaction

Conclusion

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 2. Modèles discrets 3D 2. Modèles discrets 3D

2.1 Eléments finis [GMTT89,CZ92,Cot97,OH99,DDCB01]

• Discrétisation des inconnues

• Projection des équations

• Résolution

+ qualité des déformations:

représentation continue de la matière

– temps de calcul

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 2. Modèles discrets 3D 2. Modèles discrets 3D

2.1 Eléments finis [GMTT89,CZ92,Cot97,OH99,DDCB01]

• Discrétisation des inconnues

• Projection des équations

• Résolution

2.2 Masses-ressorts [PB81,TW90,BC00]

• Discrétisation: points associés à des masses ponctuelles

• Ressorts entre les points

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 2. Modèles discrets 3D 2. Modèles discrets 3D

+: qualité

-: temps de calcul

2.1 Eléments finis [GMTT89,CZ92,Cot97,OH99,DDCB01]

• Discrétisation des inconnues

• Projection des équations

• Résolution

2.2 Masses-ressorts [PB81,TW90,BC00]

• Discrétisation: points associés à des masses ponctuelles

• Ressorts entre les points

+ simplicité, rapidité

– mauvaise qualité de déformation,

dépendance à la résolution

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 2. Modèles discrets 3D 2. Modèles discrets 3D

+: qualité

-: temps de calcul

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables1. Rappels d’élasticité linéaire

2. Modèles discrets 3D

3. Modèles de coques

IV. Calcul d’une nouvelle formeV. Modalités d’interaction

Conclusion

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

Elasticité 3D gaspillage

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

Elasticité 3D gaspillage

Elasticité 2D insuffisant

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

Elasticité 3D gaspillage

Elasticité 2D insuffisant

Modèles de plaques et de coques

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

Elasticité 3D gaspillage

Elasticité 2D insuffisant

Modèles de plaques et de coques

Efforts membranaires Conservation de la forme 2D

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

Elasticité 3D gaspillage

Elasticité 2D insuffisant

Modèles de plaques et de coques

Efforts membranaires

Efforts de flexion

Conservation de la forme 2D

Conservation de la courbure

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

3.2 Modèles de coques et synthèse• Coques [TFB87,TF88,GHDS03]

Modèles de plaques et de coques

Efforts membranaires

Efforts de flexion

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

3.1 Modèles de coquesSurface déformable: faible épaisseur

3.2 Modèles de coques et synthèse• Coques [TFB87,TF88,GHDS03]

• Plaques (tissus) [BHW94,Pro95,BW98]

Modèles de plaques et de coques

Efforts membranaires

Efforts de flexion

III Modèles déformablesIII Modèles déformables 3. Modèles de coques 3. Modèles de coques

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme1. Notre modèle mécanique

2. Résolution de l’equilibre

V. Modalités d’interaction

Conclusion

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]

• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

Contraintes internes de déformation

surface/référence

Contrôles supplémentaires

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

Emembrane = ΣAtEtmembrane Et

membrane = Σ Σ σijεij [OH99]

Conserver la forme 2D de la surface

–12

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

Emembrane = ΣAtEtmembrane Et

membrane = Σ Σ σijεij

[OH99]

Eflexion = ΣAiEiflexion Ei

flexion = kf (κPi – κPi)2

[DMSB99]

Conserver la courbure de la surface

–12

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

Emembrane = ΣAtEtmembrane Et

membrane = Σ Σ σijεij

[OH99]

Eflexion = ΣAiEiflexion Ei

flexion = kf (κPi – κPi)2 [DMSB99]

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Contrôle des longueurs d’onde, directions privilégiées

–12

~

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

1.3 Efforts de pressionEpression = ΣAiEi

pression Eipression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Direction normale de croissance

Tension de la surface

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

1.3 Efforts de pressionEpression = ΣAiEi

pression Eipression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Ai Ai

Taux de compression

CA = — – 1

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

1.3 Efforts de pressionEpression = ΣAiEi

pression Eipression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Direction privilégiée

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

1.3 Efforts de pressionEpression = ΣAiEi

pression Eipression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Contrôle des longueurs d’onde, régularité

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

1.3 Efforts de pressionEpression = ΣAiEi

pression Eipression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Courbure filtrée (λ,Λ)

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

1.1 Présentation [PG02,AFIG02]• Proche d’un modèle de coque (en plus simple)

• Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

• Approche énergétique

1.2 Energie du systèmeE = Emembrane + Eflexion + Epression + Einteractions

1.3 Efforts de pressionEpression = ΣAiEi

pression Eipression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

bruit

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Principe de notre modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme1. Notre modèle mécanique

2. Résolution de l’equilibre

V. Modalités d’interaction

Conclusion

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 2. Résolution de l’équilibre 2. Résolution de l’équilibre

2.1 RésolutionMinimisation de l’énergie (statique)

• Gradient à pas constant (Gcst)

• Gradient à pas optimal (Gopt)

• Gradient conjugué à pas optimal (GCopt)

GCopt: + rapide+ stable

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 2. Résolution de l’équilibre 2. Résolution de l’équilibre

2.1 RésolutionMinimisation de l’énergie (statique)

• Gradient à pas constant (Gcst)

• Gradient à pas optimal (Gopt)

• Gradient conjugué à pas optimal (GCopt)

GCopt: + rapide+ stable

2.2 Temps de calculGCopt (PIII 700MHz)

• 100 sommets < 1 sec.• 1000 sommets 3-10 sec.• 10000 sommets 30-150 sec.

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 2. Résolution de l’équilibre 2. Résolution de l’équilibre

2.1 RésolutionMinimisation de l’énergie (statique)

• Gradient à pas constant (Gcst)

• Gradient à pas optimal (Gopt)

• Gradient conjugué à pas optimal (GCopt)

GCopt: + rapide+ stable

2.2 Temps de calculGCopt (PIII 700MHz)

• 100 sommets < 1 sec.• 1000 sommets 3-10 sec.• 10000 sommets 30-150 sec.

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 2. Résolution de l’équilibre 2. Résolution de l’équilibre

Interactif: simulation locale

2.1 RésolutionMinimisation de l’énergie (statique)

• Gradient à pas constant (Gcst)

• Gradient à pas optimal (Gopt)

• Gradient conjugué à pas optimal (GCopt)

GCopt: + rapide+ stable

2.2 Temps de calculGCopt (PIII 700MHz)

• 100 sommets < 1 sec.• 1000 sommets 3-10 sec.• 10000 sommets 30-150 sec.

IV Calcul d’une nouvelle formeIV Calcul d’une nouvelle forme 2. Résolution de l’équilibre 2. Résolution de l’équilibre

Interactif: simulation locale

Simulation off-line

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Principe d’un modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme

V.V. Modalités d’interaction et résultatsModalités d’interaction et résultats1.1. Croissance expliciteCroissance explicite2. Croissance procédurale

Conclusion

V Modalités d’interaction et résultatsV Modalités d’interaction et résultats 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

[SCA04] en soumission

1.1 Modélisation interactiveDéfinition de la croissance calcul simultané du nouvel équilibre

Brosse de croissance

• Rayon d’influence

• Durée d’action

• Tenseur de dilatation (isotrope/anisotrope)

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

Direction fixeOrientation selon le

déplacement de la souris

1.1 Modélisation interactive• Peindre et sculpter des plis: dilatation anisotrope

Exemple d’un lit défait

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

1.1 Modélisation interactive• Peindre et sculpter des plis: dilatation anisotrope

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

Video

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

1.1 Modélisation interactive• Peindre et sculpter des plis: dilatation anisotrope

• Des cloques et des branches:dilatation isotrope

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

1.2 Calcul off-lineL’utilisateur définit complètement la dilatation

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

1.2 Calcul off-lineL’utilisateur définit complètement la dilatation

Puis exécute le calcul de la nouvelle forme

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

1.2 Calcul off-lineL’utilisateur définit complètement la dilatation

Puis exécute le calcul de la nouvelle forme

Dilatation texture (carte)

sur les sommets (pas de paramétrisation)

Outils• Peindre les dilatations sur la surface

• Interpoler les tenseurs de dilatation

• Charger/sauver des dilatations (UNDO)

• Convertir des images en dilatations

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

1.2 Calcul off-line

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

Scan d’une feuille de choux

Texture de dilatation

1.2 Calcul off-line

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

Scan d’une feuille de choux

Texture de dilatation

1.2 Calcul off-line

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

Scan d’une feuille de choux

Texture de dilatation

1.2 Calcul off-line

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

Scan d’une feuille de choux

Texture de dilatation

Video

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Modélisation de formes

III. Principe d’un modeleur de croissance

IV. Modèles déformables

V. Calcul d’une nouvelle forme

VI. Modalités d’interaction1. Croissance explicite2. Croissance procédurale

Conclusion

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 1. Croissance explicite 1. Croissance explicite

2.1 Points chauds• Un point associé à un repère

• Attaché à la surface

• Dilatation locale

• Zone d’influence elliptique

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds• Un point associé à un repère

• Attaché à la surface

• Dilatation locale

• Zone d’influence elliptique

Branches

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds• Un point associé à un repère

• Attaché à la surface

• Dilatation locale

• Zone d’influence elliptique

Branches

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds• Un point associé à un repère

• Attaché à la surface

• Dilatation locale

• Zone d’influence elliptique

Branches

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds• Un point associé à un repère

• Attaché à la surface

• Dilatation locale

• Zone d’influence elliptique

Branches

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds• Un point associé à un repère

• Attaché à la surface

• Dilatation locale

• Zone d’influence elliptique

Paramètres morphologiques:• Dilatation: anisotropie

• Rayons d’influences

• Transformations du repère

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds

2.2 Contours• Extension du point chaud

• Paramètre morphologique

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

Rγ (DR-1) DT-1

2.1 Points chauds

2.2 Contours• Extension du point chaud

• Paramètre morphologique

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

Rγ (DR-1) DT-1

Video

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds

2.2 Contours

2.3 ArborescencesTransformation d’un point chaud Points chauds

Contours

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds

2.2 Contours

2.3 ArborescencesTransformation d’un point chaud Points chauds/contours

Embranchements

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds

2.2 Contours

2.3 ArborescencesTransformation d’un point chaud Points chauds/contours

Embranchements

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

2.1 Points chauds

2.2 Contours

2.3 ArborescencesTransformation d’un point chaud Points chauds/contours

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

Video

V Modalités d’interactionV Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Principe d’un modeleur de croissance

III. Modèles déformables

IV. Calcul d’une nouvelle forme

V. Modalités d’interactionVI.

ConclusionConclusion

ConclusionConclusion

Contributions• Le juste niveau de modélisation

• Principe d’un modeleur de croissance

• Modèle mécanique contrôlable

• Interactions et définition de la croissance

ContributionsContributions

Travaux futurs• Améliorations

– Vitesse de convergence

– Auto-collisions

– Génération procédurale

• ExtensionsAutres représentations de surface

– Displacement mapping

– Bump mapping

• Plus loin…– Modèle de tissus contrôlable

– Simulateur de croissance biologique/géologique

Travaux futursTravaux futurs

Merci pour Merci pour votre attentionvotre attention

Dilatation 1DTaux de dilatation D

CroissanceCroissance

Dilatation 1DTaux de dilatation D

Transformation 1D, f = ∫D(x)dx

Description locale Description globale

D = —∂f∂x

CroissanceCroissance

Dilatation 1DTaux de dilatation D

Transformation 1D, f = ∫D(x)dx

Dilatation 2DTransformation 2D f = (fx,fy) Description globale

D = —∂f∂x

CroissanceCroissance

Dilatation 1DTaux de dilatation D

Transformation 1D, f = ∫D(x)dx

Dilatation 2DTransformation 2D f = (fx,fy) Description globale

Jacobienne J = Description locale

D = —∂f∂x

—∂fx

∂x

—∂fy

∂x —∂fy

∂y

—∂fx

∂y

CroissanceCroissance

Dilatation 1DTaux de dilatation D

Transformation 1D, f = ∫D(x)dx

Dilatation 2DTransformation 2D f = (fx,fy)

Jacobienne J =

Tenseur de dilatation D = JTJ• Matrice 2x2

• Symétrique

• Définie

• Positive

D = —∂f∂x

—∂fx

∂x

—∂fy

∂x —∂fy

∂y

—∂fx

∂y

CroissanceCroissance

Dilatation 1DTaux de dilatation D

Transformation 1D, f = ∫D(x)dx

Dilatation 2DTransformation 2D f = (fx,fy)

Jacobienne J =

Tenseur de dilatation D = JTJ• Matrice 2x2

• Symétrique

• Définie

• Positive

D = —∂f∂x

—∂fx

∂x

—∂fy

∂x —∂fy

∂y

—∂fx

∂yλ 0

0 λ

λ 0

0 1

λ1 0

0 λ2

Dilatation isotrope

Dilatation anisotrope unidirectionnelle

Dilatation anisotrope

CroissanceCroissance

Dilatation 1DTaux de dilatation D

Transformation 1D, f = ∫D(x)dx

Dilatation 2DTransformation 2D f = (fx,fy)

Jacobienne J =

Tenseur de dilatation D = JTJ

Direction u: D(u) = uTD u

D = —∂f∂x

—∂fx

∂x

—∂fy

∂x —∂fy

∂y

—∂fx

∂y

CroissanceCroissance

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Direction normale de croissance

Tension de la surface

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Ai Ai

Taux de compression

CA = — – 1

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Fonction seuil

CA

fp

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Direction privilégiée

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Contrôle des longueurs d’onde, régularité

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Courbure filtrée (λ,Λ)

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

Signe de κ*

κ*

1

-1

s

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

Modèle mécanique [PG02,AFIG02]

– Proche d’un modèle de coque (en +simple)

– Contrôlable par l’utilisateur (longueur d’onde, direction privilégiée…)

– Basé sur une énergie

Energie du système: contraintes de pression

Epression = ΣAiEipression Ei

pression = – Pri (Pi – Pi).Ni

Pri = (ki

p1 + kip2 s(κ*) + ki

p3) fp(CA)

~

bruit

V Calcul d’une nouvelle formeV Calcul d’une nouvelle forme 1. Notre modèle mécanique 1. Notre modèle mécanique

I. Phénomènes naturels de croissance

II. Modélisation de formes1. Outils interactifs

2. Outils procéduraux

3. Outils de simulation

III. Principe d’un modeleur de croissance

IV. Modèles déformables

V. Calcul d’une nouvelle formeVI. Modalités d’interaction

Conclusion

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 1. Outils interactifs 1. Outils interactifs

1. Outils interactifs

Modeleur interactif

forme et détailsutilisateur

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 1. Outils interactifs 1. Outils interactifs

1. Outils interactifs

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 1. Outils interactifs 1. Outils interactifs

Modeleur interactif

forme et détailsutilisateur

1. Outils interactifs [SP86,Coq90]

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 1. Outils interactifs 1. Outils interactifs

Modeleur interactif

forme et détailsutilisateur

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 1. Outils interactifs 1. Outils interactifs

Modeleur interactif

forme et détailsutilisateur

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

+ contrôle jusque dans les moindres détails

– spécification exhaustive: fastidieux !

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 1. Outils interactifs 1. Outils interactifs

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 2. Outils procéduraux 2. Outils procéduraux

+: contôle

-: exhaustif

Modeleur procédural

forme et détailsutilisateur

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux [Per85,PH89]

+: contôle

-: exhaustif

Modeleur procédural

forme et détailsutilisateur

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 2. Outils procéduraux 2. Outils procéduraux

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux [Per85,PH89,PHM95]

+: contôle

-: exhaustif

Modeleur procédural

forme et détailsutilisateur

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 2. Outils procéduraux 2. Outils procéduraux

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux [Per85,PH89,PHM95]

+ haut niveau

– contrôle global, peu prédictible

+: contôle

-: exhaustif

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 2. Outils procéduraux 2. Outils procéduraux

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux [Per85,PH89,PHM95]

3. Outils de simulation

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 3. Outils de simulation 3. Outils de simulation

+: contôle

-: exhaustif

+: haut niveau

-: contrôle

Simulateur physique

forme et détails

utilisateur

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux [Per85,PH89,PHM95]

3. Outils de simulation [BHW94]

+: contôle

-: exhaustif

+: haut niveau

-: contrôle

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 3. Outils de simulation 3. Outils de simulation

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux [Per85,PH89,PHM95]

3. Outils de simulation [BHW94,TF88]

+: contôle

-: exhaustif

+: haut niveau

-: contrôle

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 3. Outils de simulation 3. Outils de simulation

1. Outils interactifs [SP86,Coq90,HH90,Zbrush,Maya Artisan]

2. Outils procéduraux [Per85,PH89,PHM95]

3. Outils de simulation [BHW94,TF88]

+ haut niveau, réalisme

– contrôle, problèmes de stabilités, condition initiale,…

+: contôle

-: exhaustif

+: haut niveau

-: contrôle

II. Modélisation de formesII. Modélisation de formes 3. Outils de simulation 3. Outils de simulation

Points chauds– Un point associé à un repère

– Attaché à la surface

– Dilatation locale

– Zone d’influence elliptique

Paramètres morphologiques:• Dilatation: anisotropie

• Rayons d’influences

• Transformations du repère

VI Modalités d’interactionVI Modalités d’interaction 2. Croissance procédurale 2. Croissance procédurale

R1 R2

D1-1 D2-1

Contributions– Principe d’un modeleur de croissance

– Le juste niveau de modélisation

– Modèle mécanique contrôlable

– Interactions et définition de la croissance

Travaux futurs– Amélioration du modèle mécanique

• Vitesse de convergence

• Auto-collisions

– Autres représentations de surface• Displacement mapping

• Bump mapping

– Génération procédurale

– Modèle de tissu contrôlable

– Simulateur de croissance biologique

ContributionsContributions