Animation sonorisée de papier qui se déchire

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Motivations

Animer de manière plausible du papier qui se déchire, et produire également le son correspondant, est un problème ouvert en informatique graphique.

L'animation même du papier pose plusieurs difficultés: il s'agit d'un matériau inextensible, pour lequel les méthodes de simulation classiques (masse-ressort, éléments finis) sont mal adaptées. De plus, en se froissant, en étant brulé ou déchiré, le papier change d'état physique au cours du temps. Parmi les recherches entreprises ces dernières années pour animer du papier de manière interactive, voire temps-réel, on trouve des travaux sur le froissement [1] et sur le brulage [2], mais encore rien sur la déchirure. Ces travaux exploitent des modèles "à couche" combinant des modèles physiques et géométriques bien choisis.

La modélisation de déchirures qui se propagent a déja été traitée pour d'autres matériaux, de manière physique ou plus procédurale [3,4].

D'autre part, accompagner une simulation physique de simulation sonore peut être fait assez simplement en rejouant, adaptant et combinant des sons capturés dans le monde réel. Cela a été fait pour des sons d'objets se brisant ou pour des tissus [5], mais jamais encore pour du papier qui se déchire.

Objectifs

Le but de ce projet exploratoire est de développer un modèle procédural, mariant géométrie, physique minimaliste, textures, et son pour modéliser une feuille de papier que l'on puisse déchirer en temps réel, en lui appliquant interactivement des forces. Pour simplifier, la feuille de papier pourra être supposée posée sur une table, et l'animation avoir lieu dans ce plan.

L'objectif est de modéliser la propagation d'une déchirure en fonction de la résultante des forces appliquées (et de l'aléatoire modélisant l'effet des fibres non-uniformes du papier), de remailler la surface de manière adaptée à cettte déchirure, et de modifier en conséquence la représentation physique associée, de manière à ce que les morceaux détachés puissent se séparer. Des effets sonores pourront être associés à la propagation de la déchirure.

Si le modèle choisi le permet, cette démonstation pourra être étendue en 3D, avec l'ajout de forces de frottement adéquates lors de la chute d'un morceau de papier détaché du reste.

Bibliograhie

[1] Non-smooth developable geometry for interactively animating paper crumpling. Shreck, Rohmer, Hahmann, Cani, Jin, Wang, Bloch (2015). ACM TOG. To appear.


[2] Burning Paper: Simulation at the Fiber's Level Caroline Larboulette, Pablo Quesada Barriuso and Olivier Dumas In Proceedings of the ACM SIGGRAPH Conference on Motion in Games, Dublin, Ireland, Nov 2013.

[3] Physics-Inspired Adaptive Fracture Refinement, Zhili Chen, Miaojun Yao, Renguo Feng and Huamin Wang, CM Transactions on Graphics (SIGGRAPH), vol. 33, no. 4.

[4] Adaptive tearing and cracking of thin sheets. Tobias Pfaff, Rahul Narain, Juan Miguel de Joya, and James F. O'Brien. 2014. ACM Trans. Graph. 33, 4, Article 110 (July 2014).

[5] Motion-driven Concatenative Synthesis of Cloth Sounds. Steven An, Doug James, Steve Marchner.

ACM Trans. Graph. SIGGRAPH 2012.