Modélsa)on et anma)on de personnage LOG725 Ingénere et concep)on de eu déo Références: Gregor J, Game Engne Archtecture 2 ème édton CRC Press, 204 et trée de Gregor J, Anmaton n Vdeo Games LOG725: Ing. et concep)on de eu déo Plan de la séance Tpe d anma)on de personnage Armature (Skeleton) Anma)on aec armature Archtecture du sstème d anma)on Machne à états pour l anma)on Contrôle de l anma)on Chap 2
Anma)on de personnages L anma)on de personnages dans un eu déo est une composante essen)elle L anma)on de personnage requert une smula)on suelle du mouement le plus flude et organque possble La tâche d anmer les personnages 3D est assumée par le sstème d anma)on des personnages (character anma/on sstem) 3 Hstorque de l anma)on Anma)on trad)onnelle ou dessn anmé: L lluson du mouement est produte par une successon d mage dessnée à la man, sur un fond généralement unforme. Vor auss: Anma)on sur pellcule et anma)on par mage sta)que (sprtes) 4 2
Anma)on de corps rgdes hérarchques Aec la enue de la 3D, les anma)ons 2D furent surclassée. E. Doom: personnage sur une teture 2D Dans ce tpe d anma)on, chaque personnage est modélsé par une hérarche de pèces rgdes Une hérarche tpque nclue: le bassn, le torse, les membres supéreurs, nféreurs les mans, peds et la tête Chaque pèce est contrante hérarchquement pour perme^re un mouement naturel, mas cassure au neau des onts. 5 Anma)on de corps rgdes hérarchques Aec la enue de la 3D, les anma)ons 2D furent surclassée. E. Doom: personnage sur une teture 2D Dans ce tpe d anma)on, chaque personnage est modélsé par une hérarche de pèces rgdes Une hérarche tpque nclue: le bassn, le torse, les membres supéreurs, nféreurs les mans, peds et la tête Chaque pèce est contrante hérarchquement pour perme^re un mouement naturel, mas cassure au neau des onts. 6 3
Anma)on de corps rgdes hérarchques Une hérarche tpque sera organsée comme sut: Ø Pels Ø Torso Ø Upper rght arm Ø Lower rght arm Ø Rght hand Ø Upper lea arm Ø Lower lea arm Ø Lea hand Ø Head Ø Upper rght leg Ø Lower rght leg Ø Rght foot Ø Upper lea leg Ø Lower lea leg Ø Lea hand 7 Anma)on par erte et déforma)on élas)que Les anma)ons par corps rgdes ne produsent pas de smula)on très réalste Une méthode pour produre des anma)ons fludes consste à déformer les erte d un mallage polgonal lors de l eécu)on de l engn Ce^e technque offre une nfnté d anma)on possble, mas nécesste une grande nterac)on de l ar)ste et une sauegarde d nforma)on très grande 8 4
Anma)on par erte et déforma)on élas)que Une arante consste à défnr des poses fes et d nterpoler la pos)on des erte entre ces poses lors de l eécu)on. La pos)on de chaque erte est alors calculée en u)lsant une smple nterpola)on lnéare (LERP) entre les erte. Général: anma)on facale et technque hbrde aec une armature facale modélsant les muscles du sage et les epressons facales 9 Anma)on par armature Les approches modernes reposent sur l anma)on par armature ou sknnng Idée générale: Créer une armature rgde comme les anma)on rgde hérarchque (skeleton) Assocer le mallage polgonal à l armature (bnd) Déplacer l armature et affecter une transforma)on locale au erte du mallage polgonal Smula)on réalste et effcace du mouement de la peau et des êtements 0 5
Anma)on par armature Anma)on par armature Chaque erte de chaque trangle est assocé à un ou pluseurs onts Un sstème de pondéra)on régule l nfluence et défnt l nfluence rela)e de chaque ont La somme des pods dot être égale à Le mallage polgonal peut alors être déformé de façon réalste et s é)rer le plus naturellement possble selon les pods a^rbués au erte. 2 6
Anma)on par armature 3 Anma)on par armature L armature peut prendre deu tpes de pose : Pose de référence: La pos)on des membres lors de la crea)on du personnage Pose courante: Toute autre confgura)on, généralement La pose de référence sert de pont de repère au ar)stes pour l anma)on Sans l armature, le mallage polgonal sera eprmé dans la pose de reference. 4 7
Anma)on par armature Référence Courante Calcul de la déforma)on Sot un erte () assocé au ont J. Le squele^e est dans sa pose de référence: J J 0 6 8
Calcul de la déforma)on Nous recherchons la nouelle localza)on du erte (') dans la pose courante ' 7 Calcul de la déforma)on L dée est d applquer une transforma)on géométrque sur le erte: du repère global du mallage ers le repère du ont Les coordonnées du erte eprmés dans le repère du ont sont narant, donc l est possble de déplacer le ont aec peu de contrante. Ensute, on change de repère pour obtenr la pos)on du erte mallage ('). 8 9
Calcul de la déforma)on Voc le erte n)al (), mas eprmé dans le repère du ont J : J J 0 9 Calcul de la déforma)on Donc, ndépendamment de la pose de l armature, et ' sont équalents dans le référen)el de l armature. ' 20 0
Calcul de la déforma)on Fnalement, le erte est reproeté dans l espace du mallage pour obtenr la pos)on fnale du erte ('). ' 2 Calcul de la déforma)on Sot X la transla)on du ont. X X 0 22
Calcul de la déforma)on Sot Q la rota)on au ont. Q Q 0 23 Calcul de la déforma)on La matrce de transforma)on du ont J est le produt matrcel de toutes les transla)ons et rota)on à par)r du ont racne (e. pels) au ont courant: B 0 X Q 24 2
Calcul de la déforma)on À présent, que se passe-t-l lorsque nous déplaçons l armature dans la pose courante? ' J 0 J 25 Calcul de la déforma)on Sot T la transla)on au ont, et R la rota)on au ont : R 0 ' T 0 T R 26 3
Calcul de la déforma)on La matrce P décrt la pose courante: P 0 qu est smlare à la matrce de pose n)ale B (bnd pose) : B 0 T R X Q 27 Calcul de la déforma)on Nous mul)plons par B pour représenter dans l espace du ont à par)r de la pose n:ale Ensute, nous mul)plons par P pour le transformer dans l espace du monde dans la pose courante 28 4
5 Calcul de la déforma)on En termes mathéma)ques: B P P B B P B P 0 0 0 0 0 0 ʹ ʹ ʹ 29 Calcul de la déforma)on Il est alors possble de trouer pour toute pose ' 30
Anma)on de personnage Des mages de référence ou keframes sont défne pour faclter: ) stokage et 2) anma)on Dans un sstème d anma)on, ces mages sont également dstrbuées dans la séquence L anma)on (contrarement à la déo) est défne dans un espace con)nu et nonen)er et les ndces peuent être des ponts flo^ants. 3 Anma)on de personnage Pour rédure le stokage en mémore, les mages de référence peuent être compressées et ne sont pas nécessarement unformément dstrbuées L nterpola)on est requse pour obtenr une pose ntermédare au mages de référence Jont : Jont 2: Jont 3: tme 0 2 3 4 tme t N 32 6
Interpola)on et fondu Une smple nterpola)on lnérare est généralement applquée (LERP).. e. r r r z ( β ) r r + βr ( β ) r + βr2 ( β ) r + βr2 ( β ) r z + βr2 z 2 où le paramètre β et (-β) sont les pods contrôlant l anmaton dans le temps 33 Interpola)on et fondu Pour les rota)ons, l usage des quaternons est préférable (l nterpola)on matrcelle étant dffcle, ore mpossble) Pour les rota)ons deu tpes d nterpola)on: Interpola)on lnéare (LERP) Interpola)on lnéare sphérque (SLERP) 34 7
Interpola)on et fondu Une nterpola)on de quaternon LERP est den)que qu une smple nterpola)on lnéare, mas applquée au 4 composantes du quaternon. SLERP est semblable à LERP, mas les pods (-β) et β sont remplacés par: c cosθ r r θ cos s snθ (( β ) θ ) sn( βθ ) 2 sn w s r w r + w r 2 2 w 2 s c Interpola)on et fondu LERP et SLERP peuent nterpoler entre les dfférentes mages de référence adacentes pour un temps t spécfque. L nterpola)on peut être u)lsée pour fusonner deu anma)ons complètement dfférentes Eemple: Un personnage qu court et qu marche Le facteur d nterpola)on contrôle la pondéra)on entre la marche et la course β0: marche β: course β0.5: m-marche, m-course 36 8