Semi-interactive morphogenesis
Résumé
This paper presents a method to simulate growth phenomena, and its application to the modeling of complex organic shapes (e.g., plants organs) and folded surfaces. Our main contribution is the interactive and stable resolution of the mechanical problem of growth-induced deformations, based on the minimization of the energy due to the various constraints in the shell. From this, we propose a new modeling approach based on a set of growing tools: The user can apply 'hot spots', 'hot curves', or paint growing parameters on the surface to grow. Growth can be simulated either simultaneously to the user interaction, or once all parameters have been settled on the surface (which allows the use of textures of parameters and procedural operations). The main parameters are the intensity and anisotropy of growth, as well as their variations over time. Geometric constraints and plasticity can also be considered. As our results show shapes can fold, bend, and curl as in nature, which deforming tools such as displacement map could not achieve. We demonstrate our tool with an interactive session and a gallery of shapes easily produced.
Cet article presente une methode permettant de simuler des phenomenes de croissance, ainsi que ses applications pour la modelisation de formes organiques complexes ou des surface plissees. Notre principale contribution est la resolution stable et en temps interactif du probleme mecanique des deformations induites par la croissance, grace a la minimisation de l'energie des contraintes qui s'appliquent a une coque. Nous proposons une nouvelle approche de la modelisation basee sur un ensemble d'outils de croissance: l'utilisateur peut appliquer des 'points chauds', des 'contrours de croissance' ou peindre directement les parametres de croissance sur la surface. La croissance peut etre simulee soit simultanement aux interactions de l'utilisateur, soit une fois que tous les parametres aient ete fixes sur la surface (ce qui autorise l'utilisation d'une texture de ces parametres ainsi que les operations procedurales). Les principaux parametres sont l'intensite et l'anisotropie de la croissance, ainsi que leurs variations au cours de temps. On peut egalement tenir compte de la plasticite ainsi que de contraintes geometriques. Comme le montre nos resultats, les formes peuvent se plisser, plier ou se tordre (comme dans la nature), ce que des outils de deformations bases sur des cartes de deplacements ne peuvent reussir de maniere simple.
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