Modèles hiérarchiques. Modélisation procédurale. Modèle hiérarchique. Nicolas Holzschuch Cours d Option Majeure 2

Transcription

1 Modèles hérarchques Ncolas Holzschuch Cours dopton Maeure 2 Ncolas.Holzschuch@mag.fr Modélsaton procédurale Comme le bonhomme de nege Problèmes : Modèle de plus en plus complexe Écrre le code sans erreurs Modfer le modèle Manpuler le modèle Modèle hérarchque Modèle dsé en morceaux Relatons entre les morceaux Paramètres pour : Forme des morceaux (écrasement) Poston des morceaux (nclnason) Hérarche du modèle : Base se déplace : tout sut Torse se déplace : tête et boutons suent Tête se déplace : yeux et nez suent

2 Hérarche de nœuds Chaque nœud : Transformaton en coordonnées locales Modèle smple en coordonnées locales Dessn des enfants (qu hértent des coordonnées locales) Après le nœud : Retour aux coordonnées locales précédentes Couleur, matérau, style, etc.? Pas fxé Bonhomme de nege Base Torse Bouton Bouton2 Bouton3 Tête Nez Œl Œl2 R. Barzel, 22 Personnage 998, Darwn 3D 2

3 Descente de larbre Méthode smple: od draw(node) { glpushmatrx(); gltranslate(,, ); glrotate(,, ); drawgeometry(node); for (; <numchldren; ++) draw(chldren[]); glpopmatrx(); } Conent ben aux langages à classe (Jaa, C++) Méthode de base obect.draw(), Intérêts des arbres Structure hérarchque sur lobet Botes englobantes : Construtes hérarchquement Collson, contact Affchage/LOD Sélecton à la sours Édton nteracte du modèle Inconénents des arbres Trop lmté : Morceaux ben dstncts Trous, pénétraton, dscontnutés Beson de sure toute la hérarche Deux extensons : Graphes de scène Squelette 3

4 Graphes de scène Nœuds dstncts : Caméra Sources lumneuses Transformatons Groupes Surfaces Matéraux Surfaces smples Sphère, cône, cylndre, cube Paramètres donnés par transformaton précédente Instancaton multple Graphe acyclque drgé (DAG) Graphe de scène OpenInentor Graphe de scène Jaa3D 4

5 Alas Waefront «SBD» Instancaton Squelette Système contrant Pas de géométre, que des «os» R. Barzel, 22 5

6 Squelette Manpulaton drecte Cnématque nerse Sknnng pour construre le modèle Sknnng Sknnng Un obet autour de chaque «os» : Gap 998, Darwn 3D 6

7 Jondre les obets : Sknnng Étrement 998, Darwn 3D Sknnng Sommets ntermédares 5/5 pour chaque os Pncement sble 998, Darwn 3D Sknnng Sommets ntermédares Pods : 33/66, 5/5 et 66/33 998, Darwn 3D 7

8 Sknnng: les maths Modèle 3D plus squelette Chaque sommet est attaché à un ou pluseurs os Somme des pods Pose «au repos» Modèle non déformé Pose «anmée» Poston squelette donnée trouer poston des sommets Comment ça marche () Sommet, attaché à los J. Au repos : y J J x J. Gregory, 23 Comment ça marche (2) Nouelle poston du squelette Trouer nouelle poston du sommet y ' x J. Gregory, 23 8

9 Comment ça marche (3) On transforme le sommet : De lespace du modèle Dans lespace lé à los Le sommet est fxe par rapport à los Donc on peut bouger le squelette Re-transformaton dans lespace du modèle Donne nouelles coordonnées du sommet, Comment ça marche (4) Sommet, dans lespace lé à los : y J J x J. Gregory, 23 Comment ça marche (5) Sommet touours dans la même poston, quelle que sot la poston du squelette y ' x J. Gregory, 23 9

10 Comment ça marche (6) Retour à lespace du modèle, poston du sommet y ' x J. Gregory, 23 Aec des maths X poston de la base de los (translaton) y X X x J. Gregory, 23 Aec des maths (2) Q rotaton de los y Q Q x J. Gregory, 23

11 Aec des maths (3) Poston à léqulbre de los J Produt matrcel des translatons et rotatons depus la racne : B X Q Aec des maths (4) On déplace le squelette (anmaton) : y ' J J x J. Gregory, 23 Aec des maths (5) T la translaton pour los, R sa rotaton : y R ' T T R x J. Gregory, 23

12 2 Aec des maths (6) Pose actuelle décrte par matrce : smlare à la matrce de la pose au repos : T R P X Q B Aec des maths (7) Multplcaton de par B - pour se ramener dans lespace lé à los (au repos) Une fos pour toutes Pus multplcaton du résultat par P pour se ramener dans lespace du modèle, dans la pose actuelle Aec des maths (8) Ce qu nous donne : B P P B B P B P ˆ Ë Ê ˆ Ë Ê ˆ Ë Ê ˆ Ë Ê

13 3 Aec des maths (9) Calculs effectués pour chaque sommet du modèle Tracé des sommets obtenus Interpolaton des postons pour les sommets qu dépendent de pluseurs os Aec des maths () Interpolaton pour les sommets qu dépendent de pluseurs os : where + + ˆ Ë Ê ˆ Ë Ê ˆ Ë Ê ˆ Ë Ê - - k k k k k k w w w w B P B P Pause DVD

14 Prncpes de lanmaton Tré de : Prncples of Tradtonal Anmaton Appled to 3D Computer Anmaton John Lasseter, ACM Computer Graphcs, 2(4), 987 Qu lu-même : The Illuson of Lfe Méthodes de base Squash and stretch Tmng Antcpaton Stagng Follow-through and oerlappng acton Slow-n, slow-out Arcs Exaggeraton Secondary acton Appeal 2 petts flms Pxar Anmaton Studos The adentures of André and Wally B. Luxo Jr. 4

15 Squash and stretch Montre le caractère souple de lobet Degré de souplesse Volume constant Moton blur J. Lasseter, 987 Squash and stretch Marche auss aec soldes assemblés J. Lasseter, 987 Squash and stretch: moton blur J. Lasseter, 987 5

16 Tmng Préparaton de lacton Percepton par le publc Sensaton de masse, nerte Émotons gauche-drote/# nbetweens Antcpaton Préparaton à lacton Sens anatomque (reculer pour sauter) Préparaton du publc Lobet a bouger Quelque chose a apparaître (Luxo) Acton rapde (Wally B.) Obets/personnages très lourds Stagng Placement dans la scène Percepton de ce qu se passe Poston de la caméra Une dée à la fos Un seul personnage qu bouge à la fos (Luxo) Une seule acton à la fos Contraste aec le reste de la scène Immoble/moble 6

17 Follow-through and oerlappng acton Follow-through : Déplacement «cartoon» Contnuer le mouement Noton de masse/nerte des obets (Wally B.) Oerlappng acton : Deux actons qu se suent Recourement temporel (léger) Secondary acton Causée par une acton prncpale Mantenr lntérêt du spectateur Subordonnée à lacton prncpale Cordon de Luxo Jr Slow-n et slow-out Arcs Exaggeraton Autres méthodes cartoon Fare passer lémoton Mas sans excès (rester réalste) Appeal Charme, agréable, charsme 7

18 Modèle hérarchque transformatons Squelettes Contenu du cours Anmaton sknnng Technques danmaton 8