Topology-based Physical Simulation

International audienceThis paper presents a framework to design mechanical models relying on a topological basis. Whereas naive topological models such as adjacency graphs provide low topological control, the use of efficient topological models such as generalized maps guarantees the quasi-manifold property of the manipulated object: Topological inquiries or changes can be handled robustly and allow the model designer to focus on mechanical aspects. Even if the topology structure is more detailed and consumes more memory, we show that an efficient implementation does not impact computation time and still enables real-time simulation and interaction. We analyze how a simple mass/spring model can be embedded within this framework

Adaptive Resolution for Topology Modifications in Physically-based Animation

This paper shows the interest of basing a mechanical mesh upon an efficient topological model in order to give any simulation the ability to refine this mesh locally and apply topological modifications such as cutting, tear and matter destruction.Refinement and modifications can indeed be combined in order to get a more precise result.The powerful combinatorial map model provides the mathematical background which ensures that the quasi-manifold property is guaranteed for the mesh after any topological modification.The obtained results offer the versatility and time efficiency that are expected in applications such as surgical simulation

Efficient Simulation of Fluids

Fluid simulation is based on Navier-Stokes equations. Efficient simulation codes may rely on the smooth particle hydrodynamic toolbox (SPH), a method that uses kernel density estimation. Many variants of SPH have been proposed to optimize the simulation, like implicit incompressible SPH (IISPH) or predictive-corrective incompressible SPH (PC-ISPH). This chapter recalls the formulation of SPH and focuses on its effective parallel implementation using the Nvidia common unified device architecture (CUDA), while message passing interface (MPI) is another option. The key to effective implementation is a dedicated accelerating structure, and therefore some well-chosen parallel design patterns are detailed. Using a rough model of the ocean, this type of simulation can be used directly to simulate a tsunami resulting from an underwater earthquake

Association Mouvement/Géométrie pour représentations volumiques

Session: AnimationNational audienceLes modèles particulaires permettent de produire des animations riches et variées. Ils sont particulièrement adaptés à certains effets d'animation. Mais intrinsèquement, ils ne sont pas basés sur des représentations surfaciques ou volumiques d'objets. Ainsi, visualiser le mouvement qu'ils décrivent peut poser problème car ils ne contiennent souvent pas assez d'information pour reconstruire la moindre topologie spatiale sous-jacente. Plus précisément, un mouvement produit par de tels modèles peut être rendu via différentes formes géométriques et mener à autant d'interprétations visuelles, sans contrôle de l'utilisateur. À notre connaissance, il n'existe pas de méthode générique associant des mouvements basés points, comme ceux produits par un modèle particulaire, ou n'importe quel ensemble de points en mouvement, à une structure topologique. Dans cet article, nous proposons un "framework" permettant d'associer, selon les souhaits de l'utilisateur, n'importe quelle forme volumique à n'importe quel mouvement basé points, et de contrôler les changements topologiques. Il est ainsi possible de créer différents résultats visuels avec une unique description de mouvement. Ce "framework" est séparé en trois processus distincts : l'association entre particules et sommets, la définition de l'application du mouvement aux sommets du maillage, et les modifications topologiques et les événements qui les déclenchent. Nous montrons comment la manipulation de ces paramètres permet d'expérimenter différentes associations sur un même mouvement

Simulation de Fluides en Synthèse d'Images : Un Etat de l'Art

Exposé InvitéNational audienc

Représentation et rendu de l'océan en synthèse d'images réalistes

Nowadays, computer generated images are very present in our everyday life. Realism of these images is increasing, surprising and it isn't often easy to distinguish the reality of the virtuality, this reality made by all the complexity of the natural phenomena which surround us. Water is one of these phenomena among which the variety and the dynamic comportment produce complex representation. We are interested in this thesis in its most area shape, that of the oceans, which are a part integral of our landscapes. At first, we study the methods allowing the simulation and rendering of the ocean in the physical domain and in computer graphics. In the second chapter, we propose a new rendering method unified allowing a faster visualization of ocean surface and allowing to approximate scattering and sub-scattering exchanges of light, foam and glare effects. In the chapter 3, we are interested to breaking waves by proposing a new physical based adaptive approach allowing to reproduce this phenomenon and to reduce time of calculations imposed by the resolution of equations of the fluid mechanics in 3D. In the fourth chapter, we extend this model by proposing a hierarchical approach allowing a stronger acceleration of the process of resolution and to obtain a simulation close to interactivity.De nos jours, les images de synthèse sont omniprésentes dans notre quotidien. Le réalisme de ces images est grandissant, surprenant, et il n'est souvent pas aisé de distinguer la réalité de la virtualité, cette réalité faite et enrichie par toute la complexité des phénomènes naturels qui nous entourent. L'eau est un de ces phénomènes dont la variété et la richesse dynamique rend la représentation complexe. Nous nous intéressons dans cette thèse 'a sa forme la plus étendue, celle des océans, qui font partie intégrante de nos paysages. Dans un premier temps, nous étudions les méthodes permettant la simulation et le rendu de l'océan à la fois dans le domaine physique mais aussi dans le domaine de la synthèse d'images réalistes. Dans le second chapitre, nous proposons une nouvelle méthode de rendu unifiée permettant une visualisation plus rapide de l'océan au large et permettant d'approximer les échanges lumineux surfaciques et sous-surfaciques, l'écume et les phénomènes d' éblouissements. Dans le chapitre 3, nous nous intéressons au déferlement des vagues en proposant une nouvelle approche adaptative basée physique permettant de reproduire ce phénomène et de réduire les temps de calculs imposés par la résolution des équations de la mécanique des fluides en 3D. Dans le quatrième chapitre, nous étendons ce modèle en proposant une approche hiérarchique permettant une plus forte accélération du processus de résolution et d'obtenir une simulation proche de l'interactivité

Hierarchical SPH simulation

International audienc

A particle-based method for large-scale breaking waves simulation

International audienc

Une approche multirésolution lagrangienne pour la simulation de vagues déferlantes

National audienc

Représentation et rendu de l océan en synthèse d images réalistes

De nos jours, les images de synthèse sont omniprésentes dans notre quotidien. Le réalisme de ces images est grandissant, surprenant, et il n est souvent pas aisé de distinguer la réalité de la virtualité, cette réalité faite et enrichie par toute la complexité des phénomènes naturels qui nous entourent. L eau est un de ces phénomènes dont la variété et la richesse dynamique rend la représentation complexe. Nous nous intéressons dans cette thèse à sa forme la plus étendue, celle des océans, qui font partie intégrante de nos paysages. Dans un premier temps, nous étudions les méthodes permettant la simulation et le rendu de l océan à la fois dans le domaine physique mais aussi dans le domaine de la synthèse d images réalistes. Dans le second chapitre, nous proposons une nouvelle méthode de rendu unifiée permettant une visualisation plus rapide de l océan au large et permettant d approximer les échanges lumineux surfaciques et sous-surfaciques, l écume et les phénomènes d éblouissements. Dans le chapitre 3, nous nous intéressons au déferlement des vagues en proposant une nouvelle approche adaptative basée physique permettant de reproduire ce phénomène et de réduire les temps de calculs imposés par la résolution des équations de la mécanique des fluides en 3D. Dans le quatrième chapitre, nous étendons ce modèle en proposant une approche hiérarchique permettant une plus forte accélération du processus de résolution et d obtenir une simulation proche de l interactivité.Nowadays, computer generated images are very present in our everyday life. Realism of these images is increasing, surprising and it isn t often easy to distinguish the reality of the virtuality, this reality made by all the complexity of the natural phenomena which surround us. Water is one of these phenomena among which the variety and the dynamic comportment produce complex representation. We are interested in this thesis in its most area shape, that of the oceans, which are a part integral of our landscapes. At first, we study the methods allowing the simulation and rendering of the ocean in the physical domain and in computer graphics. In the second chapter, we propose a new rendering method unified allowing a faster visualization of ocean surface and allowing to approximate scattering and sub-scattering exchanges of light, foam and glare effects. In the chapter 3, we are interested to breaking waves by proposing a new physical based adaptive approach allowing to reproduce this phenomenon and to reduce time of calculations imposed by the resolution of equations of the fluid mechanics in 3D. In the fourth chapter, we extend this model by proposing a hierarchical approach allowing a stronger acceleration of the process of resolution and to obtain a simulation close to interactivity.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF