Amélioration de la Modélisation et de la Simulation des Vêtements en 3D - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Improvement of Cloth modeling and simulation in 3D

Amélioration de la Modélisation et de la Simulation des Vêtements en 3D

Résumé

Physically-based cloth modeling and simulation is a problem of interest for the scientific community interested in digital worlds. This thesis deals with the improvement of the mechanical modelling of fabric and with the recovering of its parameters for more realistic cloth animations.

The general context of our work is modeling warp and weft textile materials using mass-spring systems. We propose a new non linear hysteretic model for fabric shear. Our model is based on binary springs and thus, allows saving computational time (no trigonometric computations). Our model mimics precisely the mechanical shear behavior of fabric measured from Kawabata machines. The transfert functions of springs are determined in such a way that if the numerical model of fabric is submitted to the same constraints as the real fabric in the Kawabata machines, we obtain the same curves as those produced by the real Kawabata experiment.

We present also an experimental setup using motion capture system (MOCAP) to measure fabric viscosity parameters. Fabric viscosity parameters are computed using experimental data which allows to recover its damping parameters used in the Newton's equation of movement.

Finally, we validate the whole mechanical model of fabric including its viscosity parameters through an experiment where we recover the geometry of a real piece of fabric hanging on a table using computer vision techniques, and by comparing this shape to the result obtained by our simulator running on the same piece of fabric and initialized with the same (almost) conditions as in the real experiment. Our computer vision technique is based on the POSIT calibration algorithm and a 3D stereo algorithm.
La modélisation et la simulation réaliste de vêtements sur ordinateur prennent de plus en plus d'importance au sein de la communauté scientifique dans l'ère du tout numérique. Cette thèse se propose d'apporter des améliorations au niveau de la modélisation mécanique du tissu et de la détermination de ses paramètres afin de rendre les animations de vêtements plus réalistes.

Nous nous plaçons dans le cadre de la représentation d'un tissu en chaîne et trame par un système "masses-ressorts" soumis aux lois de la dynamique. Nous proposons un modèle non linéaire hystérétique du cisaillement d'un tissu qui est avantageux en temps de calcul car il se base sur des ressorts linéiques et qui reproduit fidèlement le comportement mécanique mesuré par les machines de Kawabata. Les fonctions de transfert des ressorts ont été déterminés pour que le modèle de tissu numérique reproduise les courbes de Kawabata du tissu réel, quand le tissu virtuel est soumis aux mêmes contraintes que le tissu réel dans les machines de Kawabata.

Nous proposons aussi un schéma expérimental utilisant un système de capture de mouvement (MOCAP) permettant de mesurer la cinématique d'un tissu en mouvement. La dynamique du tissu est calculée à partir des données expérimentales ce qui a permis de déterminer les paramètres de la dissipation visqueuse utilisés dans la loi de la mécanique.

Enfin, nous avons pu valider notre modèle mécanique du tissu muni des paramètres trouvés avec la mise en place d'une technique de reconstruction 3D de la forme d'un tissu à partir de photographies, en se basant sur l'algorithme de calibration POSIT et sur un algorithme de reconstruction 3D par stéréovision. Nous pouvons ainsi comparer le drapé réel d'un tissu avec celui obtenu grâce à notre simulateur.
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Dates et versions

tel-00012182 , version 1 (27-04-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00012182 , version 1

Citer

Hatem Charfi. Amélioration de la Modélisation et de la Simulation des Vêtements en 3D. Modélisation et simulation. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00012182⟩
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