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30/01/2003
Journées du GDR-ALPJournées du GDR-ALP
Modélisation par Surfaces Modélisation par Surfaces Implicites à Squelettes Implicites à Squelettes
ComplexesComplexes
Aurélien BarbierAurélien Barbier
Eric GalinEric Galin
Samir AkkoucheSamir Akkouche
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Modélisation efficace d'objets complexes par surfaces implicites à squelettes complexes
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Pourquoi ? Modélisation Pourquoi ? Modélisation pour l’animationpour l’animation
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Modélisation efficace d'objets complexes par surfaces implicites à squelettes complexes
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Construire des SI à Construire des SI à Squelettes ComplexesSquelettes Complexes
Inspiration :Inspiration :CSG classique (CAO)CSG classique (CAO)
Motivations :Motivations :Modélisation intuitiveModélisation intuitiveProfiter du champ de Profiter du champ de
potentiel autour du potentiel autour du squelette : mélange squelette : mélange automatiqueautomatique
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Modélisation efficace d'objets complexes par surfaces implicites à squelettes complexes
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ContributionsContributions
Permettre une édition interactive Permettre une édition interactive d’objets complexesd’objets complexes
ModélisationModélisation + grande variété de formes+ grande variété de formes modélisation intuitive, contrôlemodélisation intuitive, contrôle définition de niveaux de détaildéfinition de niveaux de détail
Visualisation rapideVisualisation rapide maillage et lancer de rayonmaillage et lancer de rayon
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Modélisation efficace d'objets complexes par surfaces implicites à squelettes complexes
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PlanPlan
ObjectifsObjectifsPré-requis : SI à squelettePré-requis : SI à squelettePrimitives à squelette complexePrimitives à squelette complexePrimitives de haut niveauPrimitives de haut niveauNiveaux de détailNiveaux de détailRendu efficace du BlobTreeRendu efficace du BlobTreeConclusionConclusion
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Modélisation efficace d'objets complexes par surfaces implicites à squelettes complexes
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Les Surfaces ImplicitesLes Surfaces Implicites
Définition : Définition : {pER{pER33 / f(p)-T=0} / f(p)-T=0}
Différents Modèles :Différents Modèles :Champs de distance Champs de distance [Frisken][Frisken] : distances : distances
stockées dans une grille 3Dstockées dans une grille 3D
Blobs, MetaballsBlobs, Metaballs [Wyvill, Muraki][Wyvill, Muraki] et et surfaces de Convolution surfaces de Convolution [Bloomenthal, [Bloomenthal, Cani]Cani] : peau construite autour du squelette : peau construite autour du squelette
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Modèles hiérarchiquesModèles hiérarchiques
L’utilisation de squelettes est plus L’utilisation de squelettes est plus intuitiveintuitive
BlobTree BlobTree [Wyvill,Galin][Wyvill,Galin] : alliance de cet : alliance de cet avantage, de la CSG et d’opérateurs avantage, de la CSG et d’opérateurs de déformationde déformation
F-reps F-reps [Pasko][Pasko] : représentation : représentation fonctionnelle moins intuitivefonctionnelle moins intuitive
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Le modèle du BlobTreeLe modèle du BlobTree
mélange
f(p) = f(p) = ffii(p)(p)
issu desissu desblobsblobs
{pER{pER33 / f(p)-T=0} / f(p)-T=0}
BlobTreeBlobTree
potentiel d’une feuille :potentiel d’une feuille : ffii = g = gii d dii
ggii : fonction potentiel : fonction potentiel (R(R++ R) R)
ddii : fonction de distance au squelette : fonction de distance au squelette (R(R33 R R++))
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Le modèle du BlobTreeLe modèle du BlobTree
mélange
f(p) = f(p) = ffii(p)(p)
issu desissu desblobsblobsunion mélange
généralisé
CSGCSG ffA+BA+B = (f = (fAAnn f fBB
nn))1/n1/n
Autres opérateurs :Autres opérateurs :repères locauxrepères locauxdéformationdéformation
Chaque nœud est Chaque nœud est inscrit dans une boite inscrit dans une boite englobanteenglobante
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PlanPlan
ObjectifsObjectifsPré-requis : SI à squelettePré-requis : SI à squelettePrimitives à squelette complexePrimitives à squelette complexePrimitives de haut niveauPrimitives de haut niveauNiveaux de détailNiveaux de détailRendu efficace du BlobTreeRendu efficace du BlobTreeConclusionConclusion
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Pourquoi des squelettes Pourquoi des squelettes complexes ?complexes ?
Modélisation plus intuitiveModélisation plus intuitive
Métamorphose Métamorphose [Galin-CGF00][Galin-CGF00] : :
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Squelettes surfaciquesSquelettes surfaciques
Utilisés : triangles et Utilisés : triangles et polygones convexespolygones convexes
Surfaces de subdivisionSurfaces de subdivision [Angelidis-SM02] [Angelidis-SM02] (convolution)(convolution) adaptation au BlobTree adaptation au BlobTree
Surfaces de révolution :Surfaces de révolution :axe + profil (quadrique ou axe + profil (quadrique ou cubique par morceaux)cubique par morceaux)
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ApplicationsApplications
utilisation de squelettes courbes, utilisation de squelettes courbes, surfaciques et volumiquessurfaciques et volumiques
Bouteille de vin : 5 primitives !Bouteille de vin : 5 primitives !
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Squelettes volumiquesSquelettes volumiques
+ Intuitif+ Intuitif+ Cohérent :+ Cohérent :
potentiel potentiel constant constant
Point–arête sphère-cylindrePoint–arête sphère-cylindre
+ flexible qu’une+ flexible qu’unefonction contraintefonction contrainte
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PlanPlan
ObjectifsObjectifsPré-requis : SI à squelettePré-requis : SI à squelettePrimitives à squelette complexePrimitives à squelette complexePrimitives de haut niveauPrimitives de haut niveauNiveaux de détailNiveaux de détailRendu efficace du BlobTreeRendu efficace du BlobTreeConclusionConclusion
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Cylindre généraliséCylindre généralisé
Utile et simple à Utile et simple à contrôler pour les contrôler pour les formes tubulaires à formes tubulaires à rayon variablerayon variable1) échantillonner la courbe1) échantillonner la courbe2) calculer les rayons2) calculer les rayons3) pour chaque sommet :3) pour chaque sommet :
- sphère - sphère (v(vii, r, rii)) ; rien si ; rien si r rii=0=0
- cône, cylindre ou arête- cône, cylindre ou arête
4) renvoyer l’union4) renvoyer l’union
union
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Squelette Surfacique doté Squelette Surfacique doté d’une épaisseur variabled’une épaisseur variable
Contrôle :Contrôle :4 courbes par 4 courbes par
morceauxmorceaux4 x 2 normales4 x 2 normales4 rayons variables par 4 rayons variables par
morceauxmorceauxReprésentation :Représentation : surfacique ou volumiquesurfacique ou volumique
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Autres primitives de haut Autres primitives de haut niveauniveau
Volumes de révolution :Volumes de révolution :
Processus automatique et généralProcessus automatique et généralintégré au modèleintégré au modèleL’utilisateur peut définir les siennesL’utilisateur peut définir les siennes
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UtilisationUtilisation
T-Rex : T-Rex : 65 CG, 3865 CG, 38cônes, 7 sphèrescônes, 7 sphères+ mélange local+ mélange local
Dragon : Dragon : 79 CG,79 CG,2x3 SC, …2x3 SC, …
Statue : Statue : 257 CG257 CGdont 176 pour lesdont 176 pour lescheveuxcheveux
Animation : peu de paramètres !Animation : peu de paramètres !
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PlanPlan
ObjectifsObjectifsPré-requis : SI à squelettePré-requis : SI à squelettePrimitives à squelette complexePrimitives à squelette complexePrimitives de haut niveauPrimitives de haut niveauNiveaux de détailNiveaux de détailRendu efficace du BlobTreeRendu efficace du BlobTreeConclusionConclusion
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Primitives LODPrimitives LOD
Primitives de haut niveau Primitives de haut niveau intrinsèquement LODintrinsèquement LODSubdivision du supportSubdivision du supportRemplacement à l’instanciation :Remplacement à l’instanciation :
cône cylindre, … cône cylindre, …
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Nœuds multi-Nœuds multi-représentationsreprésentations
Nouveau nœud n-aire : choix du Nouveau nœud n-aire : choix du modèle à utilisermodèle à utiliser
Transition entre représentations:Transition entre représentations:Interpolation (double évaluation)Interpolation (double évaluation)
= 1 = 0,5 = 0
L
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Modèles géomorphesModèles géomorphes
Issus des maillages Issus des maillages [Hoppe-SIG96][Hoppe-SIG96]
Primitives : Transitions lisses et sans Primitives : Transitions lisses et sans coût (déplacement des points)coût (déplacement des points)
Nœuds : influence de sous-arbre tend Nœuds : influence de sous-arbre tend vers 0 + « métamorphose »vers 0 + « métamorphose »
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Application des LODApplication des LOD
Pas de perte de qualité sensiblePas de perte de qualité sensible
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PlanPlan
ObjectifsObjectifsPré-requis : SI à squelettePré-requis : SI à squelettePrimitives à squelette complexePrimitives à squelette complexePrimitives de haut niveauPrimitives de haut niveauNiveaux de détailNiveaux de détailRendu efficace du BlobTreeRendu efficace du BlobTreeConclusionConclusion
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Combattre les points Combattre les points faiblesfaibles
Réduire le nombre des requêtesRéduire le nombre des requêtes1.1. Pousser les repères locaux dans les Pousser les repères locaux dans les
paramètres des feuillesparamètres des feuilles2.2. Ré-équilibrer l’arbre à la voléeRé-équilibrer l’arbre à la volée
Accélérer les requêtes en tirant Accélérer les requêtes en tirant parti de la cohérence spatialeparti de la cohérence spatiale
Pré-éliminer des sous-arbresPré-éliminer des sous-arbres Pré-calculer des fonctions de distance et de Pré-calculer des fonctions de distance et de
projectionprojection
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VisualisationVisualisation
Temps de Temps de rendu en rendu en secondessecondes
LRLR512 x 512512 x 512
MaillageMaillage25625633
StdStd OptOpt StdStd OptOpt
Verre vinVerre vin 5353 1515 1616 1010
V. champagneV. champagne 3030 55 1515 1010
T-RexT-Rex 258258 133133 3434 2222
DragonDragon 399399 241241 5454 4040
StatueStatue 373373 5959 8080 4343
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PlanPlan
ObjectifsObjectifsPré-requis : SI à squelettePré-requis : SI à squelettePrimitives à squelette complexePrimitives à squelette complexePrimitives de haut niveauPrimitives de haut niveauRendu efficace du BlobTreeRendu efficace du BlobTreeNiveaux de détailNiveaux de détailConclusionConclusion
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ConclusionConclusion
Modélisation d’objets complexesModélisation d’objets complexesIntuitive Intuitive (squelettes complexes)(squelettes complexes)
Simplement contrôlableSimplement contrôlableÀ niveaux de détailÀ niveaux de détail
Visualisation rapideVisualisation rapideOptimisations automatiquesOptimisations automatiquesIndépendantes de la méthodeIndépendantes de la méthode
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