Virtual garments based on geometric features of fabric buckling

We present a new, procedural approach for modelling and animating the garments worn by virtual characters. Our method takes into account the properties of fabric to generate the geometry of local folds that are so crucial for visual realism. Modelling is performed by approximating an initial free-form surface roughly representing a garment by a piecewise developable mesh called the buckling mesh. The latter models the specific buckling features of fabric: more precisely, it automatically folds according to pre-computed patterns, depending on the 3D positions of a few control points. The approximation enhances the realism of the garment surface since the wrinkles that make it piecewise developable also give it the appearance of fabric. Moreover, the set of 2D fabric panels required to sew the garment is computed during the process, enabling distortion-free texture mapping. During animation, the buckling mesh procedurally folds and unfolds according to the positions of its control points. The latter are animated through a simple physically-based model that accounts for the floating behaviour of cloth. Our solution differs completely from the standard physically-based approach, since it does not require the use of many mass nodes nor of stiff equations to generate non-extensible cloth. As our results show, our method can be used for the real-time, visually aesthetic animation of dressed characters, making it applicable to enhance the realism of virtual humans in real-time applications. Key-words: cloth modelling, procedural models, real-time animation ∗ GRAVIR/IMAG-INRIA, projet EVASION – 655 avenue de l’Europe – 38334 Montbonnot Saint-Ismier – France . Email: philippe.decaudin@(NOSPAM) imag.fr – Web: http://www.antisphere.com † University of Tübingen, WSI/GRIS – Sand 14 – 72076 Tübingen – Germany . Email: b.thomaszewski@(NOSPAM) gmx.de ‡ GRAVIR/IMAG-INRIA, projet EVASION – 655 avenue de l’Europe – 38334 Montbonnot Saint-Ismier – France . Email: marie-paule.cani@(NOSPAM) imag.fr – Web: http://www-evasion.imag.fr/Membres/Marie-Paule.Cani/ Vêtements virtuels basés sur les propriétés de flambage du tissu Résumé : Nous présentons une nouvelle approche procédurale pour modéliser et animer des vêtements portés par des acteurs virtuels. Notre méthode se base sur les propriétés des tissus pour générer la géométrie des plis qui apparaissent localement sur les vêtements. Ces plis sont d’une grande importance pour le réalisme visuel. La modélisation est obtenue en approximant une surface initiale arbitraire représentant approximativement le vêtement par un maillage développable par morceaux appelé le maillage de flambage. Ce dernier modélise les propriétés de flambage spécifiques au tissu : plus précisément, il se plie automatiquement en fonction de motifs pré-définis, qui dépendent de la position d’un petit nombre de points de contrôles. Ceci augmente le réalisme du vêtement car ces plis qui rendent sa surface développable par morceaux lui confèrent aussi l’apparence d’un tissu. De plus, les patrons 2D de tissu nécessaires pour coudre le vêtement sont calculés pendant le processus, permettant ainsi de le texturer sans distorsion. Au cours de l’animation, le maillage de flambage se plie et se déplie procéduralement en fonction des positions de ses points de contrôle. Ceux-ci sont animés par un modèle physique simple qui simule le comportement des parties flottantes du vêtement. Notre solution diffère totalement des approches physiques standards, car elle ne nécessite pas l’utilisation de beaucoup de masses ni de ressorts de fortes raideurs pour obtenir un vêtement non-extensible. Comme le montre nos résultats, notre méthode peut être utilisée pour l’animation en temps-réel de personnages habillés, la rendant utile pour améliorer le réalisme d’humains virtuels dans les applications temps-réelles. Mots-clés : modélisation de vêtements, modèles procéduraux, animation en temps-réel Virtual garments based on geometric features of fabric buckling 3