Capture
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
Plan
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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
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Capture de mouvements
Animation 3D pour quoi?
Cre´dibilit´evsExpressivite´
R´ealismevsContrˆolabilite´
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Capture de mouvements
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Inspiration
Cours de : MariePaule Cani, Franc¸oisFaure, Nicolas Holzschuch, Lionel Reveret, ...
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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: Identifierlessousphe´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 EtienneJules Marey (18301904) : 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 longm´etrage d’animation
Disney Studios, 1930s : 12 principes d’animation
...toujours valables!
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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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Capture de mouvements
Animationd’unmod`elehi´erarchique
Deux cas : mouvementnoncontraint: 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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Capture de mouvements
Squeletted’animationHi´erarchie Hi´erarchie : Chaquenoeudaunp`ere(saufnoeudracine) ◮ ◮ Chaque noeud a un ou plusieurs fils parent Tfils=TparentT ◮ fils
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Cine´matique
Capture de mouvements
Interpolation Repre´sentationdesdonn´ees Squelette d’animation ⇒Commentg´en´erercdoesnne´se?
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Capture de mouvements
Nao (Aldebaran Robotics)
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Introduction
Rappels Cine´matique D´eformation de surfaces
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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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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
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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 masseressort
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Analyse
Capture de mouvements
Capture de mouvements
On peut tout mod´eliser! tissus, solides, objets mous, semirigides,... ◮ ◮ ⇒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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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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Capture de mouvements
et
Skinning
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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:15120Hz ◮ Nombre de capteurs : 1020 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 1015m ◮ ´echantillonnage
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Syst`emesm´ecaniques
Capture de mouvements
Fonctionnement : Exemples : exosquelette, ◮ gant
Avantages : tre`sfiable ◮
Inconv´enients : encombrant ◮
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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`emesoptiquesFonctionnement Fonctionnement : ◮ marqueurs+cam´eras(1pourvisage,26pourcorps) posttraitement des images :tracking= image matching + ◮ triangulation. ◮ positions 3D des marqueurs ◮ marqueurs actifsmienslupLnoiDEc:meraahuqrencqueuparuod´e marqueurs passifsfstieceflr´:tscieksruoepitetssph`eresr´etro ◮ ◮ e´chantillonnage:100250Hz ◮ nombredemarqueurs:2030marqueurssitu´esauxpointsd’int´ereˆts ◮ coˆut:100000$
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