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ANIMATION 1 : ANIMATION
D’ACTEURS VIRTUELS PAR
ARMATURES ET SKINNING
Rémi Ronfard, Animation, M2R IICAO
Plan du cours
Cours 1: Armatures (squelettes) et attachement a la surface du corps (skinning).
TP : programmation d’un rig dans Blender
Cours 2: Animation par keyframes + techniques d’interpolation
TP : animation procédurale dans Blender
Cours 3: Cinématique inverse
TP : animation d’une marche dans Blender
Cours 4: Animation physique
TP: animation faciale dans Blender
Motivation : virtual movie making
Movie example : A few good men
Machinima example : a few good g-men
Other motivating examples : The wizard of Oz
Blender movies :
The beast by Roland Hess (Animating with Blender)
Sintel by Colin Levy (Blender Foundation)
PRINCIPES DE L’ANIMATION~1930, Studios Disney
The Illusion of Life
5
1 Squash & Stretch
Déformations
Pseudo physique
- <<motion blur>>
- Conservation du volume
6
2 Anticipation
Guide l’attention,
annonce l’action…
…prépare un gag
mouvement C2…
7
3 Staging
[Mise en scène]
Atmosphère, éclairage, …
« Present the idea so that it is unmistakably clear »
8
4 Rigging & pose to pose animation
Préparation des personnages
Skelettes, articulations, etc. etc.
9
5 Follow-through et Overlapping
Enchaînement des actions
10
6 Slow in & Slow out
Fluidité des mouvements
(Continuité C2 des déplacements)
11
7 Secondary actions
Donner de la richesse
Hiérarchie/articulations
En retard
12
8 Arcs
Courbes naturelles
Non-synchronicité des mouvements
13
9 Timing
Masse
Taille
14
10 Exaggeration
11 Solid drawing
The principle of solid
drawing means taking
into account forms in
three-dimensional
space, giving them
volume and weight
12 Appeal
Appeal in a cartoon
character corresponds
to what would be called
charisma in an actor
Cours 1: Rigging et skinning
Introduction : techniques génériques qui s’appliquent à l’animation de tous les « acteurs », humains ou non
Squelette et cinématique
Chair et peau : skinning, smooth skinning, muscles, graisses, plis
Vêtements : maillages, éléments finis,
Référence : Marie-Paule Cani, Caroline Larboulette, Nadia Magnenat-Thalma, Pascal Volino : les techniques d’habillage : peau, vêtements et chevelures, chapitre 8 du traité de réalité virtuelle, tome 5 : les humains virtuels.
Animation et interpolation
Animation par
keyframes
Comment interpoler les
mouvements entre
deux positions « clés »
Mouvements articulés
Mouvements articulés
Mouvements rigides et articulés
Le mouvement de chaque articulation est rigide
Dans le repère d’axes de son père
Dans le repère d’axe du monde
Un mouvement rigide est une matrice 3 X 4
Mouvements articulés : translation,
rotation et changement d’échelle
Mouvements rigides : rotations
Convention de Denavit-Hartenberg
Skinning
Nous avons un squelette articulé, qui définit des transformations de l’espace
Le problème – comment associer la « peau » des personnages avec leur « squelette » ?
Skinning rigide: chaque sommet de la « peau » bouge avec un seul « os »
P(vi)= Tf P0(vi) où Tf est la transformation du bone
Smooth skinning
Aussi appelé « Skeleton Subspace Deformation »
Chaque sommet de la peau bouge avec tous les « os » voisins
P(vi)= (sum_f wif Tf )P0(vi) où les poids wif sont normalisés (sum_f wif = 1)
Calcul automatique des poids de chaque sommet
Par exemple wif = 1/dif2
Ou dessin des poids de chaque sommet
Interpolation non linéaire
Matrice de transformation homogène Tf = [SR|t] contient 12 paramètres non indépendants
3 translations, 3 rotations, 3 changements d’échelle
Controler séparément les 12 composante de la transformation Tf
Calcul automatique des poids
Wang et Philips, Multi-weight enveloping: least-squares approximation techniques for skin animation, SCA 2002
Calcul des poids : Bone Heat Weighting
Automatic Rigging and Animation of 3D CharactersIlya Baran and Jovan Popovic, SIGGRAPH 2007.
Quelques exemples
Interpolation de quaternions
Skinning with Dual QuaternionsLadislav Kavan, Steven Collins, Jiri Zara, Carol O'Sullivan. Symposium on Interactive 3D Graphics and Games, 2007.
Deformation de cages
L’armature déforme une « cage » (lattice) qui
déforme la peau
Roland Hess, Animating with Blender,
A suivre
Demain : TP programmation d’un rig en python 3.0
dans Blender 2.55
La semaine prochaine : Animation par keyframes +
techniques d’interpolation