Article de référence | Réf : RE112 v1

Enjeux de la synthèse de chevelures
Chevelures numériques

Auteur(s) : Florence BERTAILS, Basile AUDOLY, Marie-Paule CANI

Date de publication : 10 août 2008

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INTRODUCTION

Synthétiser le mouvement d'une chevelure pour le jeu vidéo ou pour le prototypage cosmétique virtuel ? Un problème de modélisation difficile, auquel nous avons commencé à apporter des réponses en privilégiant l’alliance des diverses disciplines en jeu : science capillaire, modélisation mécanique, méthodes numériques et informatique graphique.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re112


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1. Enjeux de la synthèse de chevelures

Florence BERTAILS est chargée de recherche à l'INRIA, dans l'équipe BiPop commune au laboratoire Jean Kuntzmann et à l'INRIA Rhône-Alpes.

Basile AUDOLY est chargé de recherche à l'Institut Jean le Rond d'Alembert CNRS/université Pierre et Marie Curie (Paris 6).

Marie-Paule CANI est professeur à l'ENSIMAG, Grenoble INP et responsable de l'équipe ÉVASION commune au Laboratoire Jean Kuntzmann et à l'INRIA Rhône-Alpes.

De nos jours, étant donné la multiplication des personnages virtuels dans les jeux vidéos et les films d'animation, la simulation de cheveux fait l'objet d'un intérêt croissant de la part des spécialistes de l'informatique graphique (voir exemple figure 1). Par ailleurs, la simulation physique de cheveux attire de plus en plus l'attention des cosmétologues spécialistes du cheveu, qui voient dans le prototypage virtuel un moyen efficace pour mettre au point des produits capillaires.

Cependant, si l'animation de personnages virtuels a bénéficié de nettes avancées ces vingt dernières années, la modélisation de cheveux demeure un problème de recherche ouvert et encore assez peu exploré. Il recouvre les domaine de l'informatique graphique, de la physique, et de la mécanique. La difficulté provient avant tout de la complexité structurelle d'une chevelure. En effet, une chevelure humaine est un matériau hétérogène constitué d'environ 150 000 cheveux en interaction les uns avec les autres, chaque cheveu se présentant comme une tige partiellement translucide très fine et recouverte d'écailles.

Par ailleurs, il faut souligner que l'étude scientifique de ce matériau si particulier a longtemps été laissée de côté, jusque dans les années 1980, du fait de l'absence d'enjeux économiques à cette époque. Ainsi, contrairement à d'autres milieux déformables également très présents dans la réalité, tels que les fluides (dont le mouvement est modélisé depuis près d'un siècle par les équations reconnues et validées de Navier-Stokes), le milieu « cheveux » ne bénéficie à l'heure actuelle d'aucun modèle mécanique universellement accepté.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - AUZOU (M.-C.), MELCHIOR-BONNET (S.) -   Les vies du cheveu  -  Gallimard, 2001.

  • (2) - ANJYO (K.), USAMI (Y.), KURIHARA (T.) -   « A simple method for extracting the natural beauty of hair »  -  In Computer Graphics Proceedings (Proceedings of the ACM SIGGRAPH'92 conference), pages 111-120, August 1992.

  • (3) - BERTAILS (F.), AUDOLY (B.), CANI (M.-P.), QUERLEUX (B.), LEROY (F.), LEVEQUE (J.-L.) -   « Super-helices for predicting the dynamics of natural hair »  -  In ACM Transactions on Graphics (Proceedings of the ACM SIGGRAPH'06 conference), pages 1180-1187, August 2006.

  • (4) - BERTAILS (F.), AUDOLY (B.), QUERLEUX (B.), LEROY (F.), LEVEQUE (J.-L.), CANI (M.-P.) -   « Predicting natural hair shapes by solving the statics of flexible rods »  -  In J. Dingliana and F. Ganovelli, editors, Eurographics'05 (short papers). Eurographics, August 2005. Eurographics'05 (short papers).

  • (5) - BANDO (Y.), CHEN (B-Y.), NISHITA (T.) -   « Animating hair with loosely connected particles »  -  Computer Graphics Forum, 22(3) : 411-418, 2003. Proceedings of...

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