Capture de mouvements

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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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Langue Français
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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: Identierlessousphe´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
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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Eadweard Muybridge
Unes´equencedimagesl´ege`rementdi´erentespeutcre´eruneillusion de mouvement continu
Persistance de la visionpas de blanc entre les images
Fermeture visuelleremplit les trous entre deux stimuli visuels
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
Origine EtienneJules Marey (18301904) : physiologiste, inventeur de la chronophotographie
repre´sentationdumouvementparunecourbe d’animation
Dessinanime´: animateurconrm´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!
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
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?
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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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 Formulespourpasserdelunea`lautredesrepr´esentations
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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´rarchiedos
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
Animationdunmod`elehi´erarchique
Deux cas : mouvementnoncontraint: hocherlatˆete, faire un signe de la main, ... icme´nctreeiqatdiue
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
mouvementcontraint: attraper quelque chose, marcher sur le sol, ... ´ematiqueinversenic
Capture de mouvements
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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.
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
SquelettedanimationHi´erarchie Hi´erarchie : Chaquenoeudaunp`ere(saufnoeudracine) Chaque noeud a un ou plusieurs fils parent Tfils=TparentT fils
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Cine´matique
Capture de mouvements
Interpolation Repre´sentationdesdonn´ees Squelette d’animation Commentg´en´erercdoesnne´se?
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
Nao (Aldebaran Robotics)
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Plan
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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`erunmlepsioruelcenotndsleˆotrgirsA
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
Construction Mode`le=masses+connexionsparressorts:
Les objets peuvent se plier, s’´ecraser, se tordre :
Rsstrosseeme´lppurespntaiigidourr:tie´
Difficile de mod´eliser le bon comportement
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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Animation de surfaces 3D Squelettedanimation/Mode`levisuel
Enre´alite´:formevisiblecompose´edetissus organiques
Quel est le but de l’animation 3D?
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Physique du point
Syst`emes masseressort
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Analyse
Capture de mouvements
Capture de mouvements
On peut tout mod´eliser! tissus, solides, objets mous, semirigides,... bleariairve´tidig
Param`etresdicilesa`xer: Faible raideur : oscillations Grosseraideur:instabilit´es
?ruetasilituelContrˆo
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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Capture de mouvements
manque det´enortcibiloˆal
Origines
Plan
1
2
Introduction
Limites de la simulation physique
Mode`le3D(peau) +squelette d’animation commentattacherla peau au squelette?
Capture de mouvements
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
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
Capture de mouvements
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SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
tr`escomplexepour des personnages expressifs
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
et
Skinning
Capture de mouvements
Photographie (E. Muybridge, E.J. Marey) analysedu mouvement
Collisions
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
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Rappels Cine´matique D´eformation de surfaces
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Pose au repos: mod`ele non d´eform´e
Buts
Capturerdumonderposturese´lemouvlestsetemen
Plaquerlseomrusucrneemuvtsenutrielletae´veru
Extraireles donn´ees pertinentes pour analyse
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Syst`emesmagn´etiques
Capture de mouvements
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Fonctionnement : sourceetcapteurse´mettentetre¸coiventdeschampsmagn´etiques unite´decontroˆlee´lectroniquecalculelespositionsetlesorientations6D e´chantillonnage:15120Hz 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 champdactionr´eduit: 2 1015m ´echantillonnage
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Syst`emesm´ecaniques
Capture de mouvements
Fonctionnement : Exemples : exosquelette, gant
Avantages : tre`sable
Inconv´enients : encombrant
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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Plan
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3
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 signaldicilea`calibrer
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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Syst`emesoptiquesFonctionnement Fonctionnement : marqueurs+cam´eras(1pourvisage,26pourcorps) posttraitement des images :tracking= image matching + triangulation. positions 3D des marqueurs marqueurs actifsmienslupLnoiDEc:meraahuqrencqueuparuod´e marqueurs passifsfstiecer´:tscieksruoepitetssph`eresr´etroe´chantillonnage:100250Hz nombredemarqueurs:2030marqueurssitu´esauxpointsdint´ereˆts coˆut:100000$
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Capture de mouvements
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