Animation de structures déformables et modélisation des interactions avec un fluide basées sur des modèles physiques

Je présente dans cette thèse des travaux concernant la simulation d'interactions entre un fluide et des membranes déformables. Ce sujet ne manque pas d'applications puisque l'interaction d'un fluide avec des feuilles, des tissus ou même des nageoires de poisson est un scénario courant. Pourtant, peu de travaux en synthèse d'images se sont intéressés à reproduire ce phénomène. Pour ce faire, je propose un algorithme de réaction de contacts entre un fluide Lagrangien et une membrane déformable qui est indépendant du pas d'intégration temporelle. Afin de pallier les artefacts visuels dus à des triangles, issus du processus d'extraction de surface du fluide, qui passent au travers de la membrane lors d'interactions, je présente une technique qui projette la portion de volume erronée le long de la membrane. De plus, une paramétrisation intuitive de coefficients hétérogènes de friction sur une surface est exposée. Je présente également deux modèles d'optimisation. Le premier modèle propose de filtrer les vitesses de particules calculées par une méthode explicite afin de réduire la forte contrainte sur le pas d'intégration temporelle. Des analyses fréquentielles permettent de quantifier cette réduction. Le deuxième modèle est une structure de subdivision spatiale dynamique qui détermine efficacement le voisinage d'un point et d'un triangle. Cette structure a pour but de réduire les temps de calculs des processus de détermination du voisinage pour les fluides Lagrangiens, mais aussi ceux de la détection de collisions et enfin ceux de l'extraction de surface.The presented works' main focus is the interaction of liquids and thin shells, such as sheets of paper, fish fins and even clothes. Even though such interactions is an every day scenario, few research work in the computer graphics community have investigated this phenomenon. Thereby, I propose an algorithm which resolves contacts between Lagrangian fluids and deformable thin shells. Visual artefacts may appear during the surface extraction procedure due to the proximity of the fluids and the shells. Thus, to avoid such artefacts, I propose a visibility algorithm which projects the undesired overlapping volume of liquid onto the thin shells' surface. In addition, an intuitive parametrisation model for the definition of heterogeneous friction coefficients on a surface is presented. I also propose two optimisation methods. The first one reduces the well-known dependency of numerical stability and the timestep when using explicit schemes by filtering particles' velocities. This reduction is quantified with the use of frequency analysis. The second optimisation method is a unified dynamic spatial acceleration model, composed of a hierarchical hash table data structure, that speeds up the particle neighbourhood query and the collision broad phase. The proposed unified model is besides used to efficiently prune unnecessary computations during the surface extraction procedure.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF