Modelling and Visualisation of natural phenomena simulated with a physically-based particle system
Modélisation et visualisation de phénomènes naturels simulés pas système physique particulaire
Résumé
A natural phenomenon is a set of complex dynamics with various shapes and fickle topology. The movement is due to an intervention, or an internal state, which underlie matter reorganization. CORDIS-ANIMA, a generic modeller and simulator for physical objects, is able to synthesize, with only few parameters, a large variety of phenomena, without a formal knowledge of their physics. With this formalism, we achieve sand to turbulent fluid models. A simulation provides a set of scattered and unorganized points describing the matter flow. Since these points do not lay on the object's surface, the surface rendering is not a trivial operation. We developed construction methods, which generate volumes from partial information coming from the simulation by looking for the lacking information. The study of physical parameters, the description of internal dynamics revealed by the movements of material points, the reproduction of cognitive behaviours that let an observer identify the object form from unorganised points, allowed the development of a set of built-in and rendering methods suited to the types of simulated phenomena.
Un phénomène naturel se manifeste par des dynamiques, plus ou moins complexes, aux formes diverses et à topologie variable. Ce mouvement est induit soit par une intervention extérieure, soit par un état interne, qui induit une réorganisation de matière (une agitation ou un écoulement par exemple). CORDIS-ANIMA, système de modélisation et de simulation numérique d'objets physiques, permet par la gestion de quelques paramètres de réaliser toutes sortes de phénomènes sans connaître l'expression formelle de la physique sous-jacente à celui-ci. A l'aide de ce formalisme, nous avons réalisé des modèles de pâtes, de sable, de gel (2D et 3D), de fluides turbulents (2D) et de croissance végétales. Les calculs de simulations produisent un nuage de points matériels qui font partie intégrante de la matière simulée. Ces points n'étant pas disposés sur la surface de l'objet, il n'est dès lors pas possible de réaliser directement un rendu de la surface de cet objet. Nous avons donc mis au point des méthodes de construction volumique qui à partir des informations produites par la simulation, génèrent les indications volumiques manquantes. En étudiant les paramètres physiques des phénomènes simulés, en caractérisant les dynamiques internes révélées par les mouvements des points matériels calculés, ou encore en tentant de reproduire simplement les comportements cognitifs qui permettent à un observateur de ""deviner"" la forme d'un objet à partir d'une information de forme incomplète (i.e. un nuage de point issu de la simulation), nous avons réalisé un ensemble de techniques de construction et de rendu adaptées aux types de phénomènes simulés.
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