Modélisation mécanique d’une fibre individuelle
Chevelures numériques

Modèles précédents

En informatique graphique, trois familles de modèles ont été proposées pour simuler la dynamique d’un cheveu individuel : les chaînes masses-ressorts  , la dynamique projective angulaire    et les chaînes de corps rigides articulés  . Si les systèmes masse-ressort sont très faciles d’emploi et permettent de représenter de manière satisfaisante le comportement à grande échelle de mèches bouclées, ils ne sont en revanche pas adaptés à la simulation de mèches raides, inextensibles. C’est pourquoi, dans le cas de cheveux lisses, on leur préfère généralement les deux autres familles de modèles, qui incorporent intrinsèquement la notion importante d’inextensibilité. Le modèle de chaînes articulées, initialement introduit en robotique , est relativement complet car il permet de capturer les modes de déformation en flexion et en torsion ; le modèle de dynamique projective angulaire consiste quant à lui en une approximation de l’approche précédente, dans laquelle on ne considère que les modes de déformation en flexion.

Bien que tous ces modèles aient conduit à des résultats visuels impressionnants, ils ne parviennent pas à capturer certains comportements caractéristiques des cheveux. Notamment, on peut observer dans la réalité que les déformations des cheveux dépendent fortement de leur géométrie (raide, ondulée, ou bouclée) et que les différences observées ne se réduisent pas à des variations d’un paramètre global d’élasticité en élongation : par exemple, comme illustré sur la figure 6a, l’oscillation d’une mèche ondulée fait apparaître une déformation couplée en flexion-torsion, phénomène absent dans le cas d’une mèche lisse ou très bouclée. Or, il est délicat d’imposer aux familles de modèles précédemment citées une forme de cheveu non rectiligne au repos (i.e., d’imposer des courbures et torsion non nulles au repos), la rapidité et/ou stabilité des algorithmes correspondants pouvant être fortement compromises.

Dans le cas particulier des chaînes...