Capture de mouvements

Estelle Arnaud

Description

Capture de mouvements SIA Ensimag 3A Estelle Duveau SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau) Capture de mouvements 1 / 59 Inspiration Cours de : Marie-Paule Cani, Franc¸ois Faure, Nicolas Holzschuch, Lionel Reveret, ... SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau) Capture de mouvements 2 / 59 Plan 1 Introduction 2 Rappels Cinematique Deformation de surfaces 3 Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau) Capture de mouvements 3 / 59 Plan 1 Introduction 2 Rappels Cinematique Deformation de surfaces 3 Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique Animation 3D pour quoi? Credibilite vs Expressivite

• physique origines
• simulation coherente
• squelette d'animation ⇒
• limites du skinning besoin
• interpolation ◮
• marqueurs actifs
• hierarchie de reperes transformation
• donnees
• mouvement
• mouvements
• animation
• animations

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• Mouvement
• Animation
• Hiérarchie
• Marqueur
• Limites
• Simulation
• Physique

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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

Capture

SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)

Plan

1

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3

Introduction

de

mouvements

SIA Ensimag 3A

Rappels Cin´ematique D´eformation de surfaces

Estelle Duveau

Capture de mouvements

Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique

SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)

Capture de mouvements

Animation 3D pour quoi?

Cre´dibilit´evsExpressivite´

R´ealismevsContrˆolabilite´

SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)

Capture de mouvements

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Inspiration

Cours de : MariePaule Cani, Franc¸oisFaure, Nicolas Holzschuch, Lionel Reveret, ...

SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)

Plan

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Introduction

Rappels Cin´ematique De´formationdesurfaces

Capture de mouvements

Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique

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Concepts Mod`ele`acouches ◮ Ide´al:automatiseruotxpnetitsaueidlentesr´vaerlmanuelfletravai controˆletotal de l’animateur ◮ Me´langedeme´thodes:cauole`emod`hcse: Identifierlessousphe´nome`nes`areproduire 1 2 Lesrepre´senterinde´pendammentenchoisissantlemeilleurmode`le 3 Couplerlesmod`elespouravoirunesimulationcoh´erente

H´eritages de l’animation 3D : dessinsanim´esentation:repr´esneptuourudomvumeatisniovinealsu ◮ 2D robotiquematith´etsmaemenne3tvumeudomuqseD:dnof ◮

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Eadweard Muybridge

Unes´equenced’imagesl´ege`rementdiff´erentespeutcre´eruneillusion de mouvement continu

Persistance de la vision⇒pas de blanc entre les images

Fermeture visuelle⇒remplit les trous entre deux stimuli visuels

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Introduction

Rappels Cin´ematique De´formationdesurfaces

Capture de mouvements

Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique

Origine EtienneJules Marey (18301904) : physiologiste, inventeur de la chronophotographie ◮

◮ repre´sentationdumouvementparunecourbe d’animation

Dessinanime´: animateurconfirm´e:dessinscl´es ◮ ◮ aidesanimateurs:dessinsinterm´ediairespouravoir30fps ⇒interpolation ◮ SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau) Capture de mouvements

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12 principes de Disney

1937 : premier longm´etrage d’animation

Disney Studios, 1930s : 12 principes d’animation

...toujours valables!

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Plan

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Introduction

Rappels Cin´ematique De´formationdesurfaces

Capture de mouvements

Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique

Interpolation

Valeurscl´es

Compl´eter ces valeurs cl´es pour obtenir descourbes d’animation

⇒Base de l’animation non simulative

Valeur scalaire (1D) : ◮ approximation interpolation ◮ Hermite,B´ezier... ◮

Quid des rotations?

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Interpolation

Attention auxeprtaenesr´sitnointets`aer!rpoldsemenee´´l

Rotations : ◮ chaquerepre´sentationasespointsforts ⋆ Matrices : transformations ⋆ Angles d’Euler : intuitif Vecteur rotation : compact ⋆ ⋆ Quaternions : interpolation ◮ Formulespourpasserdel’unea`l’autredesrepr´esentations

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Squelette d’animation  Articulations Hi´erarchie de rep`erescontraints

Pasdege´ome´trie,quedesolidesappel´esoset des liens appel´es articulations

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Articulations : 6et´eribelsd´egrdeutsaisors)´e:3(mouvementsrelaitsfni´dpeneadtn ◮ en translation + 3 en rotation ◮ restreignent le mouvement relatif entre les os ◮ permettentdecr´eerlahie´rarchied’os

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Animationd’unmod`elehi´erarchique

Deux cas : mouvementnoncontraint: hocherlatˆete, ◮ faire un signe de la main, ◮ ... ◮ ⇒icme´nctreeiqatdiue ◮

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mouvementcontraint: ◮ attraper quelque chose, marcher sur le sol, ◮ ... ◮ ◮ ⇒´ematiqueinversenic

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Mod´elisationhi´erarchique

Robotique : chaˆıne d’articulations rigides

Objet d´ecompos´e en unehesereieder`p´irerahc

Transformation d’un noeud au niveauj= composition des transformations depuis la racine

La base se d´eplace, tout suit letorsesed´eplace,latˆetesuit ◮ latˆetesed´eplace,lesyeuxetlenezsuivent. ◮

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Squeletted’animationHi´erarchie Hi´erarchie : Chaquenoeudaunp`ere(saufnoeudracine) ◮ ◮ Chaque noeud a un ou plusieurs fils parent T fils =T parent T ◮ fils

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Cine´matique

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Interpolation Repre´sentationdesdonn´ees Squelette d’animation ⇒Commentg´en´erercdoesnne´se?

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Nao (Aldebaran Robotics)

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Introduction

Rappels Cine´matique D´eformation de surfaces

Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique

Animation de surfaces 3D

De quelneaivedudta´eslise satisfaire dans l’animation ?

Souvent, on se satisfait de l’approximation par une surface 3Dde lar´ealite´: rapportdirectaveclamod´elisation(formeettexture) ◮ ◮ structurele´ge`refacilea`animer(entempsre´el)

Mod`elestousbase´ssurpointsdecontrˆole ⇒efD´meorod`erunmle⇔psioruelcenotndsleˆotrgirsA

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Construction Mode`le=masses+connexionsparressorts:

Les objets peuvent se plier, s’´ecraser, se tordre :

⇒Rsstrosseeme´lppurespntaiigidourr:tie´

⇒Difficile de mod´eliser le bon comportement

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Animation de surfaces 3D Squeletted’animation/Mode`levisuel

Enre´alite´:formevisiblecompose´edetissus organiques

Quel est le but de l’animation 3D?

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Physique du point

Syst`emes masseressort

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Analyse

Capture de mouvements

Capture de mouvements

On peut tout mod´eliser! tissus, solides, objets mous, semirigides,... ◮ ◮ ⇒bleariairve´tidig

Param`etresdifficilesa`fixer: Faible raideur : oscillations ◮ ◮ Grosseraideur:instabilit´es

⇒?ruetasilituelContrˆo

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Capture de mouvements

manque det´enortcibiloˆal

Origines

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Introduction

Limites de la simulation physique

Mode`le3D(peau) +squelette d’animation ⇒commentattacherla peau au squelette?

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Robert Bridson

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3

Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique

Pose anim´ee : position squelette donn´ee ⇒trouver nouvelles positions des sommetsdumode`le

Marionnettes : ◮ J.Henson,TheMuppetShow,anne´es80: controˆle`adistanceaveclacapture des gestesdu marionnettiste Tippet Studio, Jurassic Park, 1992 : ◮ robotique inverser´een´estg´neetvumeelom, parunmoteur´electrique

Rotoscoping (Fleischer, Disney) ⇒natureldu mouvement

Limites du skinning Besoin d’une solution entre

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tr`escomplexepour des personnages expressifs

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et

Skinning

Capture de mouvements

Photographie (E. Muybridge, E.J. Marey) ⇒analysedu mouvement

Collisions

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Rappels Cine´matique D´eformation de surfaces

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Pose au repos: mod`ele non d´eform´e

Buts

Capturerdumonderposturese´lemouvlestsetemen

Plaquerlseomrusucrneemuvtsenutrielletae´veru

Extraireles donn´ees pertinentes pour analyse

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Syst`emesmagn´etiques

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Fonctionnement : sourceetcapteurse´mettentetre¸coiventdeschampsmagn´etiques ◮ ◮ unite´decontroˆlee´lectroniquecalculelespositionsetlesorientations6D ◮ e´chantillonnage:15120Hz ◮ Nombre de capteurs : 1020 Coˆut:40000$ ◮

Avantages : ◮ pas d’occlusions ◮ donne position et orientation pas beaucoup de calibration ◮ ◮ peu cher

Inconv´enients : ◮ perturb´eparme´tal ◮ champd’actionr´eduit: 2 1015m ◮ ´echantillonnage

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Syst`emesm´ecaniques

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Fonctionnement : Exemples : exosquelette, ◮ gant

Avantages : tre`sfiable ◮

Inconv´enients : encombrant ◮

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Plan

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Introduction

Rappels Cin´ematique De´formationdesurfaces

Capture de mouvements Dispositifs Traitement Edition Capture de mouvements et Physique

Syst`emesembarqu´es

Fonctionnement : gyroscopes, ◮ acce´l´erome`tres ◮

Avantages : pas d’occlusions ◮ 3 taille:jusqu’`a5mm ◮ ◮ sans fil

Inconv´enients : ◮ probl`emesded´erive ◮ signaldifficilea`calibrer

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Syst`emesoptiquesFonctionnement Fonctionnement : ◮ marqueurs+cam´eras(1pourvisage,26pourcorps) posttraitement des images :tracking= image matching + ◮ triangulation. ◮ positions 3D des marqueurs ◮ marqueurs actifsmienslupLnoiDEc:meraahuqrencqueuparuod´e marqueurs passifsfstieceflr´:tscieksruoepitetssph`eresr´etro ◮ ◮ e´chantillonnage:100250Hz ◮ nombredemarqueurs:2030marqueurssitu´esauxpointsd’int´ereˆts ◮ coˆut:100000$

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