Introduction à la modélisation et à l animation 3D

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1 Introduction à la modélisation et à l animation 3D Frank Singhoff Bureau C-203 Université de Brest, France LISyC/EA 3883 UE multimédias et animation, Université de Brest Page 1/16

2 Sommaire 1. Introduction 2. Du modèle à l image 3. Plan et objectifs du cours UE multimédias et animation, Université de Brest Page 2/16

3 Introduction Infographie: ou informatique graphique, peut être définie comme étant l utilisation de l ordinateur pour créer, mémoriser et manipuler des images. Modèle de la scène Algorithmes de synthèse (restitution ou rendering) Image affichée à l écran L infographie 3D, ou comment restituer une scène par une image fixe. Domaines d application : Conception assistée par ordinateur (ex : CATIA), Simulation de processus, physique, scientifique,... L imagerie médicale, cinéma, jeux. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 3/16

4 Sommaire 1. Introduction 2. Du modèle à l image 3. Plan et objectifs du cours UE multimédias et animation, Université de Brest Page 4/16

5 Un modèle, c est quoi (1) Modèle : représentation abstraite, ensemble d objets organisés pour réprésenter une scène à afficher. Objet du modèle = approximation de l élément modélisé. Graphiquement, un objet c est : Soit un ensemble de polygones (polyèdre). Série de points généralement sur un seul plan (appelé facette dans ce cas). Pleins ou non (mode fil-de-fer). Soit des surfaces ou courbes calculées par une méthode particulière ( ex : Beziers, splines, fractales). Soit un assemblage hiérarchique d objets canoniques (ex : sphère, cube, cône,...). Ces objets sont projetés/mis à échelle selon les besoins. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 5/16

6 Un modèle, c est quoi (2) Outre les objets (aspect, organisation, comportement), un modèle est généralement complété par : La position de la caméra, son orientation, le cadrage, le champs de vision, La description de différents phénomènes complémentaires tels que l éclairage, l ombrage, le brouillard, la transparence, le lissage, Des textures (procédés de remplissage de polygones). Des données "pixel", des polices,... UE multimédias et animation, Université de Brest Page 6/16

7 Une modèle, c est quoi (3) Exemple de scène/modèle : UE multimédias et animation, Université de Brest Page 7/16

8 Une image, c est quoi? y Coin en bas à gauche de la fenêtre Pixel (2,1) x Pixel : composant élémentaire d une image. Fragment : groupe de pixels. Image : ensemble de pixels ou fragments organisés dans un plan. Tampon(s) : stocke l état de chaque pixel ou fragment. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 8/16

9 Sommaire 1. Introduction 2. Du modèle à l image 3. Plan et objectifs du cours UE multimédias et animation, Université de Brest Page 9/16

10 Plan et objectifs du cours (1) Applications Modeleur 3D Moteur 3D Open GL/Direct X/SDL Objectifs du cours : 1. Bibliothèques/APIs permettant de construire des moteurs, modeleurs et applications 3D. 2. Modeleurs 3D : édition d objets graphiques (forme, couleur, aspect, comportement). 3. Moteurs 3D : mise en oeuvre d algorithmes d animation des objets et d interaction avec l utilisateur. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 10/16

11 Plan et objectifs du cours (2) Bibliothèques 3D (F. Singhoff) : Modélisation d objets élémentaires (polyèdre, Bezier/Fractale) OpenGl : primitives géométriques, transformations de modèles, de projection. Eclairage, brouillard. Application de textures. Gestion du son (M. Kerboeuf) : Rudiment traitement du signal, formats audio-numériques. Interface de programmation SDL/C. Cours modélisation 3D (P. Ballet) : Les modeleurs 3D (Blender). Les moteurs 3D (JMonkey, moteur java basé sur OpenGl). Projet/exercice de synthèse pour chaque partie. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 11/16

12 Bibliothèque graphique (1) Ce que doit offrir une bibliothèque graphique 3D : 1. Description du modèle, manipulation de données pixels. 2. Outils de traduction d un modèle en une image (processus de restitution ou rendering). 3. Interface pour la mise en oeuvre d algorithmes d animation élémentaire. Interaction avec le système d exploitation (le système de multi-fenêtrage). Interaction avec les périphériques d entrée (clavier, souris).... UE multimédias et animation, Université de Brest Page 12/16

13 Bibliothèque graphique (2) Processus de restitution : (1) Données vectorielles (objets) Opérations sur sommets (2) Rastérisation fragments (3) Opérations sur fragments Tampon(S) Données "pixels" 1. Traduction des sommets en matrices puis transformation de projection/perspective/cadrage, mise en couleur et calcul d éclairage des polygones, 2. Traduction des données vectorielles en pixels, puis fusion avec les données "pixels", 3. Tests de profondeur, stencil, alpha, dithering (correction de dégradé), effet brouillard. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 13/16

14 Bibliothèque graphique (3) Techniques élémentaires d animation : Le processus de restitution construit une image... Animer c est dessiner puis afficher une séquence d images. Animer c est donc enchaîner des descriptions de modèles ainsi que leur restitution. Animation avec tampon simple, double, triple,... Animation temps réel ou non. Par tâche d arrière plan. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 14/16

15 Bibliothèque graphique (4) Plan prévisionnel du cours sur les bibliothèques graphiques (20h, OpenGl) : Exemples d approximations polyédriques, primitives graphiques, Tampons. 6h Transformations géométriques (opérations sur les sommets). 6h Texture, éclairage et brouillard (opérations sur les pixels). 6h Lancement du projet. 2h UE multimédias et animation, Université de Brest Page 15/16

16 Bibliographie Infographie et applications. T. Liebling et H. Rothlisberger. Editions Masson. Algorithmes pour la synthèse d image 3D. R. Malgouyres. Editions Dunod. Guide officiel d Open GL 1.4. M. Woo, J. Neider, T. Davis et D. Shreiner. Campus Press. UE multimédias et animation, Université de Brest Page 16/16

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