Animation temps-réel de liquides

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Bruno Lacroix
il y a 6 ans
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1 19 juin 2013 Projet de spécialité Animation temps-réel de liquides Équipe : Anne-Hermine Allain Jean-Philippe Bauchet Loïc Ciccone Héloïse Guillemaud Encadrants : Marie-Paule Cani Pierre-Luc Manteaux

2 Plan de la présentation 1. Contexte des travaux et problématique 2. Objectifs fixés 3. Planning et organisation 4. État de l art 5. Contributions 6. Problèmes rencontrés 7. Conclusions et perspectives

de particules Médecine Jeux vidéos Contrainte temps-réel

3 Contexte des travaux et problématique Production de scènes virtuelles animées Simulation de grands systèmes de particules Médecine Jeux vidéos Contrainte temps-réel Travail de recherche 3 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

4 Objectifs fixés Implémentation d un modèle physique (SPH) Rendu graphique (billes, metaballs ) Optimisations (ARPS, recherche de voisins ) Construction et animation d une scène complexe (cascade) 4 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

Planning et organisation Répartition des

Réglage des paramètres Rendu graphique :

Optimisations : Héloïse Table des voisins

5 Planning et organisation Répartition des tâches Physique : Loïc Système de particules Réglage des paramètres Rendu graphique : Jean-Philippe Sphères Marching Cubes Optimisations : Héloïse Table des voisins ARPS Scènes : Anne-Hermine Cascades Collisions Communication dans le groupe Indicateurs d avancement, de résultat 5 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

État de l art Modèle SPH (Smoothed Particle

particule, calcul des forces appliquées et

6 État de l art Modèle SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) : Interpolation de grandeurs définies discrètement dans l espace : Utilisation de noyaux de lissage Pour toute particule, calcul des forces appliquées et intégration via le PFD 6 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

particules Activation / désactivation de degrés de liberté

7 État de l art ARPS (Adaptively Restrained Particle Simulations) : Méthode générale pour un système de particules Activation / désactivation de degrés de liberté Optimisation des performances 7 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

État de l art Méthodes de rendu graphique : Billes :

réaliste Métaballs : Surface implicite définie par

«Marching Cubes» Visuellement très satisfaisant Très

8 État de l art Méthodes de rendu graphique : Billes : Méthode simple et rapide Visuellement pas très réaliste Métaballs : Surface implicite définie par f(x) = iso Implémenté grâce à l algorithme des «Marching Cubes» Visuellement très satisfaisant Très coûteux niveau calculs 8 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

9 Contributions Implémentation du modèle SPH : Jeu de paramètres pour le modèle physique Recherche des plus proches voisins 9 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

10 Contributions Implémentation du modèle SPH : Modification de la gestion des collisions sur les bords 10 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

11 Contributions Implémentation de l ARPS : Mise à jour des grandeurs et des forces, pas de recalcul Liste de particules actives Forces symétriques entre deux particules «Forcer» l inactivation des particules 11 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

12 Contributions Algorithme : boucle d animation Pour chaque particule active : 1. Enlever les contributions du pas de temps précédent 2. Mettre à jour la table des voisins 3. Ajouter les contributions du pas de temps présent 4. Réinitialiser la liste des particules actives Pour chaque particule : 5. Mise à jour de la vitesse calcul du critère 6. Mise à jour de la position 7. Si la particule est active : gestion des collisions 12 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

13 Contributions Implémentation de l ARPS : 13 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

Contributions Comparaison des résultats : Trois gros tests de nos gains de temps Gain avec l ARPS 5 000 particules 10 000 itérations SPH : 42 minutes ARPS : 32

14 Contributions Comparaison des résultats : Trois gros tests de nos gains de temps Gain avec l ARPS particules itérations SPH : 42 minutes ARPS : 32 minutes 25% particules itérations SPH : / ARPS : 4h particules itérations SPH : 2h39 ARPS : 1h52 30% 14 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

15 Contributions Rendu graphique : Billes Surfaces implicites Algorithme des «Marching Cubes» Optimisation de cet algorithme Choix de la fonction d évaluation : 15 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

16 Contributions Rendu graphique : Amélioration des bords avec les «Marching Squares» 16 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

17 Problèmes rencontrés Choix des tâches à accomplir Choix des paramètres Logiciels non installés 17 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

18 Scène finale 18 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

Nouvelles optimisations Autres types de fluide Rendus avec écume ou

19 Conclusion et perspectives Projet intéressant et varié Enchantés d avoir su créer une scène complexe en partant de rien Multiples perspectives : Nouvelles optimisations Autres types de fluide Rendus avec écume ou transparence Et bien d autres encore 19 Animation temps-réel de liquides 19/06/13

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