OBJECT FRACTURE ANIMATION BASED ON VERTEX CLUSTERS

• Main Author: YGOR HECHT SPERANZA
• Other Authors: WALDEMAR CELES FILHO
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2012
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21082@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21082@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === Neste trabalho, estendemos o método de simulaão de objetos deformáveis de Muller et al. (2005) para simular fraturas. Em Muller et al., os vértices da superfície do objeto são tratados como partículas, sujeitas a forças externas ao objeto e a uma forçainterna de restituição, que tenta restaurar a forma do objeto através de uma técnica de casamento de forma. Esse método permite-nos simular efeitos como alongamento e flexão de forma estável e, por ser geometricamente motivado, é ideal para situações que não exijam realismo físico, como a área de animação e jogos. Muller et al. propõem uma forma de simulação composta, onde objetos deformáveis podem funcionar como uma composição de agrupamentos de vértices de sua superfície: esses agrupamentos agem como objetos deformáveis em si. Nossas contribuições concentram-se na variação deste modelo. Propomos utilizar o método de Attene et al. (2006) de segmentação hierárquica de superfícies para determinar de forma automática agrupamentos que sejam partes naturais do objeto. Criamos também uma técnica para determinar de forma suave a influência dos agrupamentos em cada vértice, levando em consideração aspectos globais e locais do objeto. Por fim, estabelecemos o algoritmo para a detecção de fraturas entre os agrupamentos e a execução da ruptura correspondente. Utilizamos um conjunto de objetos para provar que nosso método é capaz de simular fraturas naturalmente, podendo ser usado tanto em sistemas os quais exijam resultado mais simples, contudo em tempo real, quanto em sistemas que necessitam de fraturas apresentando maior riqueza de detalhes. === In this work, we extend the simulation method for deformable objects proposed by Muller et al. (2005) so as to be able to simulate fracturing. In Muller et al., the object surface vertices are handled such as particles in a particle system: moved by external forces and by internal restitution forces, which try to restore the original object form using a shape matching technique. This method allow us to simulate stretching and twisting effects in a stable manner, and, because it is geometrically motivated, it is ideal to situations which does not demand physical realism, as in games and animation. Muller et al. propose in their work a composed simulation mode, in which deformable objects work like a composition of clusters of its surface vertices: these clusters behave like deformable objects on their own. Our contributions focus on a variation of this model. We propose the hierarchical vertex surface segmentation method from Attene et al. (2006) as an automatic way of determining clusters which are natural parts of the object. We also created a technique to smoothly calculate the influence of the clusters in each vertex, considering global and local aspects of the object. Finally, we established an algorithm which detects fractures between vertex clusters and which breaks the object surface accordingly. We employed a set of 3D objects to demonstrate that our method is capable of naturally simulating fractures, for systems which demand simpler, real-time results, as well as for systems which need richer and more detailed fractures.