Towards Robust Animation of Complex Objects in Interaction

Vers Une Animation Robuste d' Objets Complexes en Interaction

Laks Raghupathi (1)

1 EVASION - Virtual environments for animation and image synthesis of natural objects

The robust handling of collisions and contacts is important in physics-based animation and simulation scenarios. A major problem is how to handle the simultaneous collisions and auto-collisions occurring between objects in the scene. We present new methods for the robust simulation of complex deformable objects. Our basic technique consists of detecting collisions both in continuous and discrete time steps. We propose two approaches for handling the collisions once they are detected. First, we conceptualize the collisions as linear constraints and the dynamics equations as an objective function to be minimized thus formulating it as a quadratic programming (QP) problem. To this effect, we have developed a novel integrated QP solver taking into account of both the underlying dynamics and the simultaneous multiple collisions. Second, we have have developed a spring-based method which handles multiple collisions by exploiting temporal coherence. Our approach is expected to guarantee a collision-free final state while minimizing the creation of \secondary collisions". We present our results and comprehensively analyze the advantages and relevance of our method vis-avis the existing methods. Applications include mechanical and surgery simulations, computer games and motion picture special effects.

La traitement robuste des collisions et des contacts est important dans les scénarios d'animation et de simulation par modèle physique. Un problème important est comment traiter les collisions et les auto-collisions simultanées se produisant entre les objets dans la scène. Nous présentons de nouvelles méthodes pour la simulation robuste des objets déformables complexes. Notre technique se base sur la détection continue et la détection discrète descollisions. Nous proposons deux approches pour traiter les collisions une fois qu'elles sont détectées. D'abord, nous modélisons les collisions comme des contraintes linéaires adjointes aux équations de la dynamique, ce qui aboutit à un problème de programmation quadratique (QP). À cet effet, nous avons développé un algorithme qui traite les équations dynamiques et les contraintes linéaires d'une manière globale. En second lieu, nous avons développé une méthode utilisant des pénalités qui traite les collisions multiples en exploitant la cohèrence temporelle. Le but est de garantir un état final sans collisions tout en réduisant au minimum la création des "collisions secondaires". Nous présentons nos résultats et analysons les avantages et la pertinence de notre méthode vis-à-vis des méthodes existantes. Les applications incluent les simulations mécaniques et chirurgicales, ainsi que les jeux vidéo et les effets spéciaux pour le cinéma

Mots clés: image synthesis; physically-based animation; collision and contact treatment.

Mots clés: traitement de collision et contact; synthèse d' image; animation par modèle physique; traitement de collision et contact.

Domaines: Modélisation et simulation

Laks Raghupathi. Towards Robust Animation of Complex Objects in Interaction. Modeling and Simulation. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00115823⟩