Wind projection basis for real-time animation of trees

This scientific report presents a real-time method to animate complex scenes of thousands of trees under a user-controllable wind load. Firstly, modal analysis is applied to extract the main modes of deformation from the mechanical model of a 3D tree. The novelty of our contribution is to precompute a new basis of the modal stress of the tree under wind load. At runtime, this basis allows to replace the modal projection of the external forces by a direct mapping for any directional wind. We show that this approach can be efficiently implemented on a graphics hardware. This modal animation can be simulated at low computation cost even for large scenes containing thousands of trees. Key-words: Computer Animation, Modal Analysis, Trees, Real-Time ∗ INRIA Grenoble Rhône-Alpes † Université de Grenoble et CNRS, Laboratoire Jean Kuntzmann ‡ Département de mécanique, LadHyX, Ecole Polytechnique-CNRS § UMR547 PIAF, INRA, Université Blaise Pascal Base de projection du vent pour l’animation temps-réel d’arbres Résumé : Ce rapport de recherche présent une méthode d’animation tempsréel de scènes complexes contenant plusieurs milliers d’arbres sous l’influence du vent. Premièrement une analyse modale est appliquée pour obtenir les principaux modes de déformation du modele mécanique de l’arbre 3D. La nouveauté de notre contribution est l’utilisation d’une base précalculée de l’éffort modale exercé par le vent sur les arbres. Lors de l’animation, cette base permet de remplacer la projection modale des forces externes par une application du vent en fonction de sa direction et de sa vitesse. Nous montrons que cette methode peut etre implementée efficacement sur carte graphique. L’animation modale peut être simulée à faible coût même pour de grandes scènes contenant plusieurs milliers d’arbres. Mots-clés : Animation virtuelle, analyse modale, arbres, temps-réel Wind projection basis for real-time animation of trees 3