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Contrôle de fluides en animation 3D

SCHOENTGEN Arnaud
Résumé : 

L'animation physique produit des systèmes aux comportements complexes et réalistes qui ne pourraient pas être facilement créés à l'aide des techniques d'animation traditionnelles. Cependant, contrôler une telle méthode d’animation est une tâche ardue. En particulier, la simulation de fluide pose des problèmes particulièrement difficiles au processus de contrôle, principalement du fait de la complexité et de la non-linéarité des équations de Navier-Stokes. Bien que de nombreuses méthodes et outils aient été développés pour simuler et rendre les fluides de manière convaincante, trop peu d’entre eux permettent un contrôle efficace et intuitif d'une simulation. Pourtant, pouvoir contrôler une simulation de fluide est crucial dans un contexte de production. En plus d'atteindre un comportement cible, une bonne méthode de contrôle doit être efficace afin de ne pas entraver la créativité des artistes, et intuitive de manière à être utilisable par des utilisateurs nontechniques. Comme le contrôle s'accompagne souvent d'un coût de calcul supplémentaire qui s'ajoute au coût de la simulation, contrôler une simulation haute résolution entraîne de longues itérations du processus de création. Malheureusement, contrôler une simulation à basse résolution, avant d’augmenter la résolution du modèle ne permet pas d'obtenir des résultats satisfaisants, d'où la nécessité de recourir à des techniques spécialisées. Le processus de création d’un fluide contrôlé peut être divisé en deux étapes : une étape de contrôle d’une simulation basse résolution, et une étape de simulation d’un modèle haute résolution suivant le modèle basse résolution. Cette thèse présente deux contributions principales, chacune d'entre elles contribuant à améliorer l'état de l'art lié à chacune des étapes précédemment introduites.