ANIMATION 1 : ANIMATION D ACTEURS VIRTUELS PAR ARMATURES ET SKINNING. Rémi Ronfard, Animation, M2R IICAO

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1 ANIMATION 1 : ANIMATION D ACTEURS VIRTUELS PAR ARMATURES ET SKINNING Rémi Ronfard, Animation, M2R IICAO

2 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

3 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)

4 PRINCIPES DE L ANIMATION ~1930, Studios Disney The Illusion of Life

5 1 Squash & Stretch 5 Déformations Pseudo physique - <<motion blur>> - Conservation du volume

6 2 Anticipation 6 Guide l attention, annonce l action prépare un gag mouvement C 2

7 3 Staging 7 [Mise en scène] Atmosphère, éclairage, «Present the idea so that it is unmistakably clear»

8 4 Rigging & pose to pose animation 8 Préparation des personnages Skelettes, articulations, etc. etc.

9 5 Follow-through et Overlapping 9 Enchaînement des actions

10 6 Slow in & Slow out 10 Fluidité des mouvements (Continuité C 2 des déplacements)

11 7 Secondary actions 11 Donner de la richesse Hiérarchie/articulations En retard

12 8 Arcs 12 Courbes naturelles Non-synchronicité des mouvements

13 9 Timing 13 Masse Taille

14 14 10 Exaggeration

15 11 Solid drawing The principle of solid drawing means taking into account forms in three-dimensional space, giving them volume and weight

16 12 Appeal Appeal in a cartoon character corresponds to what would be called charisma in an actor

17 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.

18 Animation et interpolation Animation par keyframes Comment interpoler les mouvements entre deux positions «clés»

19 Mouvements articulés

20 Mouvements articulés

21 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

22 Mouvements articulés : translation, rotation et changement d échelle

23 Mouvements rigides : rotations

24 Convention de Denavit-Hartenberg

25 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(v i )= T f P 0 (v i ) où T f est la transformation du bone

26 Smooth skinning Aussi appelé «Skeleton Subspace Deformation» Chaque sommet de la peau bouge avec tous les «os» voisins P(v i )= (sum_f w if T f )P 0 (v i ) où les poids w if sont normalisés (sum_f w if = 1) Calcul automatique des poids de chaque sommet Par exemple w if = 1/d if 2 Ou dessin des poids de chaque sommet

27 Interpolation non linéaire Matrice de transformation homogène T f = [SR t] contient 12 paramètres non indépendants 3 translations, 3 rotations, 3 changements d échelle Controler séparément les 12 composante de la transformation T f Calcul automatique des poids Wang et Philips, Multi-weight enveloping: least-squares approximation techniques for skin animation, SCA 2002

28 Calcul des poids : Bone Heat Weighting Automatic Rigging and Animation of 3D Characters Ilya Baran and Jovan Popovic, SIGGRAPH 2007.

29 Quelques exemples

30 Interpolation de quaternions Skinning with Dual Quaternions Ladislav Kavan, Steven Collins, Jiri Zara, Carol O'Sullivan. Symposium on Interactive 3D Graphics and Games, 2007.

31 Deformation de cages L armature déforme une «cage» (lattice) qui déforme la peau Roland Hess, Animating with Blender,

32 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