4 décembre 2024
L'intégration d’animations réalistes dans les jeux vidéo ou les applications de réalité virtuelle est importante pour créer des expériences immersives et captivantes. Les techniques d'animation basées sur la physique sont particulièrement importantes dans ce contexte, car elles se concentrent sur la simulation de comportements physiquement plausibles. Mais cette recherche d’animations toujours plus complexes et riches nécessite des modèles physiques toujours plus performants et robustes, s’exécutant en temps réel. C’est à ces défis que s’attaquent le professeur Andrews et son groupe de recherche.
Animation basée sur la physique
Son équipe de recherche développe de nouveaux algorithmes et modèles numériques qui reposent sur des principes scientifiques pour simuler de nombreux phénomènes physiques. Par exemple, pour calculer la réaction entre des objets et des personnages virtuels qui entrent en collision et interagissent physiquement, ou les déformations d'objets élastiques lorsqu'ils sont étirés et comprimés. D'importantes lois physiques liées au frottement et à la conservation de la quantité de mouvement sont utilisées comme modèles fondamentaux pour le mouvement du personnage et des objets et, si elles sont correctement réalisées, produisent un comportement similaire au monde réel. Il intègre également des données enregistrées en laboratoire pour capter des phénomènes difficiles à reproduire avec des modèles analytiques.
Le professeur Andrews est un expert des simulations physiques de ce type, notamment pour les applications en temps réel, telles que les jeux vidéo et la réalité virtuelle. Il a travaillé avec des entreprises, telles que CM Labs Simulations, Symgery, Disney Research et Roblox, pour développer des algorithmes d'animation basés sur la physique plus efficaces et plus complexes. Pour améliorer ces modèles, il intègre aussi des données enregistrées en laboratoire, entre autres, pour mieux modéliser les forces de frottements et autres aspects de contact pour des applications de robotique et de monde virtuel.
Des applications variées
Ses axes de recherche touchent à plusieurs domaines différents et impliquent plusieurs partenaires.
Simulateurs de formation en réalité virtuelle
Le professeur Andrews travaille aussi de concert avec une entreprise qui bâtit des simulateurs pour opérateurs de machineries lourdes, comme les grues, les véhicules de construction et les robots. En plus d’être réalistes, ces simulations se doivent d’être performantes, stables et précises.
Dans un tout autre domaine, il crée des algorithmes pour simuler le comportement des tissus mous du corps humain pour la simulation chirurgicale. L’objectif est de tenter de rendre les sensations haptiques ressenties par les chirurgiens lors de différentes tâches chirurgicales, comme la découpe.
Personnages de jeux vidéo
Il développe de nouvelles méthodes basées sur la physique où des contrôleurs, entraînés par apprentissage automatique, guident le mouvement des personnages. Cette méthode est particulièrement intéressante pour les environnements dynamiques, où l’action ne peut être prédite à l’avance, comme les jeux vidéo multijoueurs. Le but est d’entraîner des contrôleurs robustes qui offrent de nouvelles capacités aux personnages 3D pour effectuer des mouvements agiles et des interactions riches en contacts avec leur environnement.
Analyse de sports de combat
Un autre de ses projets, en collaboration avec L’institut National du Sport (INS) du Québec, consiste à capter les mouvements de boxeurs par vision artificielle. La qualité de la capture est améliorée en intégrant des méthodes d'apprentissage automatique comprenant une optimisation numérique et un modèle physique des boxeurs.
Conclusion
Les recherches effectuées par le professeur Andrews et son groupe servent à repousser les limites de la simulation en temps réel, l'objectif étant de réduire l'écart de fidélité entre les mondes réel et virtuel. En plus de mener des recherches de pointe sur l'animation basée sur la physique et la capture de mouvement, il enseigne des cours avancés sur le sujet à l'ÉTS, notamment MTI855 Physique des jeux.
