Simular cualquier superficie o estructura 3-D, desde hojas de árboles y prendas hasta páginas de un libro, es un desafío computacional, tarea que requiere mucho tiempo. Si bien hay varias herramientas geométricas disponibles para imitar el modelado de formas de estas superficies, un nuevo método permite también calcular y habilitar la física —movimiento y distorsión— de la superficie y lo hace de forma intuitiva y con resultados realistas.

Investigadores de Inria, el Instituto Nacional Francés de Informática y Matemática Aplicada, han desarrollado un algoritmo novedoso que calcula la forma de la superficie en reposo, es decir, sin ninguna fuerza externa, y cuando esta forma se deforma bajo la gravedad, contacto y fricción, coincide exactamente con la forma que el usuario ha diseñado.

"Imagina que quieres crear una prenda elegante con un personaje tridimensional. Con nuestro método, puedes diseñar libremente esta prenda directamente en 3-D, alrededor del personaje. No tienes que preocuparte por la física pero solo sobre la forma, incluyendo los pliegues y arrugas, que te gustaría ver en la etapa final, "explica Florence Bertails-Descoubes, supervisor científico del trabajo e investigador del INRIA. "Una vez que haya completado el modelado, nuestro algoritmo convierte automáticamente la tela geométrica en una física ".

Los usuarios dibujan o diseñan cualquier superficie 3D utilizando sus herramientas geométricas preferidas y luego pueden recurrir al nuevo método computacional para convertir la superficie en un objeto físico. y uno que puede o no hacer contacto con otras superficies. Bertails-Descoubes colaboró ​​en el trabajo con su Ph.D. los estudiantes Mickaël Ly y Romain Casati y los colegas de Inria Melina Skouras y Laurence Boissieux, y el equipo se presentará en SIGGRAPH Asia 2018 en Tokio del 4 al 7 de diciembre. La conferencia anual presenta a los miembros técnicos y creativos más respetados en el campo de los gráficos por computadora y las técnicas interactivas, y muestra investigaciones científicas de vanguardia, Arte, juegos y animación, entre otros sectores.

Existen muchas herramientas geométricas para realizar un modelado preciso de formas con flexibilidad dada al usuario. Dado el ejemplo de modelar ropa alrededor de un personaje 3-D, El método de los investigadores proporciona una forma más sencilla para que la ropa imite el movimiento del personaje animado, calcula automáticamente la gravedad y el contacto por fricción con un cuerpo externo.

"Por ejemplo, si un usuario dibuja una falda tridimensional en un personaje animado, Nuestro método encogerá automáticamente la forma del resto y la ajustará a la cintura, para compensar la gravedad que 'quiere' tirar del artículo hacia abajo, ", señala Bertails-Descoubes. El método del equipo también permite a los usuarios cambiar las propiedades físicas de la prenda diseñada, es decir, hacerlo de lino en lugar de algodón. Sucesivamente, la tela se comportará de manera diferente, apareciendo más suave, por ejemplo, para algodón ligero y parecerá tener menos fricción con el cuerpo.

Los científicos señalan que "la mayor dificultad en este tipo de problema inverso proviene del hecho de que es altamente no lineal. Esta complejidad se ve particularmente agravada por la presencia de contacto y fricción seca, que nunca se tuvo en cuenta explícitamente en estudios anteriores. Por lo tanto, es un desafío diseñar un algoritmo robusto capaz de encontrar una forma de reposo válida para una gran variedad de escenarios diferentes ".

Los investigadores proporcionaron varios ejemplos en el artículo, mostrando el rendimiento de su algoritmo en diseños animados en 3-D. En el documento se incluyen dos ejemplos de sombreros, denominados 'sombrero flexible' y 'boina', que se colocan sobre una cabeza humana a través del contacto y la fricción. Sin el método de inversión de los investigadores, el sombrero flexible se hunde, perdiendo por completo su estilo original y cubriendo en parte el rostro del personaje animado. A diferencia de, después de ejecutar el nuevo algoritmo, el sombrero conserva su estilo original y se balancea de manera realista con el movimiento del personaje. El ejemplo de la boina produjo resultados realistas similares después de aplicar el método del equipo:la boina permaneció correctamente inflada y colocada en la cabeza. Cuando se aplica 'viento' al diseño, la boina se desliza con el movimiento pero no se cae completamente de la cabeza, ejemplificando la capacidad del algoritmo para simular de manera realista la física involucrada.

En el trabajo futuro, el equipo se centrará en hacer que su algoritmo funcione más rápido y se adapte a la creación de patrones de prendas reales.