Année 2014-2015 Polytech Marseille Module d`ouverture

Année 2014-2015
Polytech Marseille
Module d’ouverture : introduction à la modélisation 3D
L’objet de cette partie est de vous permettre de manipuler des modèles 3D représentés sous forme de maillages.
Manipulation de maillages et animation
On utilisera le logiciel de modélisation Blender pour manipuler les maillages proposés. Blender est
un logiciel libre très puissant utilisé pour la création de films d'animation. Cet exercice aborde
différents éléments de modélisation géométrique nécessaires à la création de films d'animation.
Sintel, film d'animation réalisé avec Blender
1. Se familiariser avec Blender et le maillage à manipuler :
1. Comprendre l'interface et les objets
2. Comprendre les mouvements de point de vue
3. Importer le maillage de Lara Croft
4. Comprendre les mouvements d'objets (maillages, caméra, éclairages)
2. Observer le maillage
1. Identifier les différentes composantes du maillage
2. Observer les faces et arêtes (taille et déformation)
3. Observer les informations géométriques (aires, normales, …)
Le maillage de Lara Croft
3. Édition du maillage
1. Appliquer des transformations géométriques aux maillages
2. Appliquer des transformations géométriques aux éléments d'un maillage
3. Agrandir la tête de Lara Croft et la faire tourner
Le maillage édité pour une grosse tête
4. Opérations sur un maillage
1. Observer l'effet d'un lissage (utiliser les deux types de lissage offerts par blender)
2. Observer l'effet de la subdivision (utiliser les deux schémas de subdivision offerts)
3. Observer l'effet de la simplification (utiliser les trois types de simplification offerts)
Différentes simplification du maillage
5. Coloriser et texturer un maillage
1. Peindre des couleurs sur le maillage
2. Créer un matériau pour tout ou partie du maillage
3. Texturer le maillage par uv-map
1. Créer une uv-map du maillage
2. Enregistrer le patron de découpe sous format d 'image
3. Éditer l'image avec un logiciel de dessin
4. Créer une texture a partir de l'image éditée et l'appliquer au maillage
Note : il est conseillé de faire une uv-map pour chaque partie du maillage pour qu'elle soit lisible
Peinture et texture sur maillage
6. Animation de maillages (1)
1. Créer un squelette pour Lara Croft
2. Attacher le squelette au maillage
3. Déplacer le squelette
4. Insérer des poses dans la time line
5. Visualiser l'animation
Squelettes d'un personnage et du bras de Lara Croft
7. Animation de maillages (2)
1. Le maillage étant au « repos », créer une key shape
2. Créer une seconde key shape et la sélectionner
3. Editer le maillage pour l'amener à une seconde key shape
4. Insérer des key shapes dans la time line
Animation de Lara Croft par squelette
8. Des objets qui interagissent tout seul : les surfaces implicites
1. Ajouter deux méta-boules
2. Les faire se rapprocher/éloigner et observer le résultat
3. Faire en sorte qu'une méta-boule repousse l'autre
A voir aussi :
Blender user manual (http://wiki.blender.org/index.php/Doc:2.6/Manual)
Manuel utilisateur de Blender (http://wiki.blender.org/index.php/Doc:FR/2.6/Manual)
Aides spécifiques :
Mouvements du point de vue de la vue 3D à la souris :
• Zoomer : molette souris
• Déplacer : Ctrl-molette (déplacement horizontal) ou Shift-molette (déplacement vertical)
• Pivoter : clic milieu et mouvement
Raccourcis de vues standard :
• Vue caméra : touche 0
• Vue de face/dos : touche 1 ou Ctrl-1
• Vue de profil gauche/droit : touche 3 ou Ctrl-3
• Vue de dessus/dessous : touche 7 ou Ctrl-7
Faire un rendu :
• On peut rendre plusieurs choses dans Blender.
• Dans un premier cas on peut vouloir obtenir un rendu de la vue 3D par le bouton dont
l'icône est un appareil photo. On obtient un rendu fidèle à la vue 3D en cours sans les objets
non visibles (lumières, chemins, caméras, etc).
• Dans un autre cas on voudra obtenir l'image telle qu'elle sera dans le film fini. Pour cela on
utilisera le menu render/render image ou le raccourci F12. On obtient un rendu fidèle à la
caméra avec des maillages texturés, des ombres, des arrières plans (etc) réalistes.
Note : Blender possède plusieurs moteurs de rendu différents. L'étape de rendu peut être longue
selon les ordinateurs puisqu'elle demande beaucoup de calculs.
Importer un maillage :
• Menu fichier/importer/wavefront (.obj)
• Sélectionner le fichier .obj voulu
Note : ouvrir permet d'ouvrir un projet Blender existant. Pour sauvegarder un projet Blender on
utilise enregistrer ou enregistrer sous. Pour sauvegarder un maillage on utilise export.
Afficher les arêtes sur un maillage en mode Objet :
• Sélectionner le maillage (clic droit)
• Aller dans l'onglet Objet du panneau de droite
• Cocher Wire dans l'onglet Display
Modes :
Nous utiliserons plusieurs modes dans ces exercices. Le mode objet permet de sélectionner un objet
ou un groupe d'objet (maillage, caméra, lumières, etc). Le mode édition est accessible par la touche
tab et permet entre autres de modifier un maillage. Le mode pose sera utilisé pour animer un
maillage.
Afficher les normales ou autres informations géométriques :
• Ouvrir le panneau des propriétés (view/properties ou touche n).
• Passer en mode édition (menu déroulant ou touche tab)
• Sélectionner les normales aux points ou aux faces dans l'onglet Mesh display
Transformations géométriques :
Blender propose des opérations géométriques telles que la translation, la rotation (par rapport à un
centre de rotation) et l’homothétie (par rapport à une origine). On les applique en utilisant les
touches respectives
• g (pour grab)
• r (pour rotation)
• s (pour size)
Ces opérations peuvent être appliquées à un objet, à un maillage ou à des éléments d'un maillage(un
vertex, une arête ou une face).
Édition d'un maillage :
Sélectionner le maillage dans le mode objet, puis rentrer dans le mode édition.
En mode édition, il est possible de sélectionner des vertex, des arêtes ou des faces.
La sélection d'un élément se fait par clic droit.
Pour ajouter des éléments à une sélection, il faut utiliser Shift+clic droit.
Blender propose deux autres types de sélections. On peut sélectionner tous les éléments dans un
rectangle en utilisant le raccourci b (pour box). On peut aussi sélectionner des éléments à l'intérieur
d'un cercle en utilisant le raccourci c (pour circle), dans ce cas, le rayon du cercle peut être ajusté en
utilisant la molette de la souris.
Une fois les éléments sélectionnés, on peut leur appliquer des transformations géométriques.
La transformation ne s'applique alors qu'aux seuls éléments sélectionnés. Si l'on souhaite que la
transformation s'applique aussi dans une moindre mesure aux éléments voisin, on peut utiliser le
proprtional editing (le rayon d'influence se modifie alors par la molette souris).
Lorsqu'un élément est sélectionné, il est aussi possible de l'extruder en utilisant le raccourci e (pour
extrude).
Fusionner deux maillages :
• Sélectionner les deux maillages à fusionner
• Utiliser le raccourci j (pour join)
Séparer des parties d'un maillages :
• Passer le maillage à diviser en parties en mode édition
• Sélectionner les points à séparer
• Utiliser le raccourci p (pour sPlit)
Sélection de composante connexe :
• Passer le maillage en mode édition
• Sélectionner un élément de la composante connexe
• Utiliser le raccourci Ctrl+L
Lisser un maillage :
Le lissage dans Blender est considéré comme un modificateur de maillages.
• Sélectionner le maillage à lisser
• Dans le panneau de droite, aller à l'onglet modifiers (icône de clef mécanique)
• Cliquer sur ajouter un modificateur
• Sélectionner smooth dans la partie deform de la liste déroulante
• Régler les paramètres
Note : il existe un autre outil de lissage dans Blender, c'est le laplacian smooth
Subdiviser d'un maillage :
La subdivision de maillage dans Blender est considéré comme un modificateur de maillages.
• Sélectionner le maillage à subdiviser
• Dans le panneau de droite, aller à l'onglet modifiers (icône de clef mécanique)
• Cliquer sur ajouter un modificateur
• Sélectionner subdivision surface dans la partie generate de la liste déroulante
• Régler les paramètres
Note : il existe deux schémas de subdivision inclus dans Blender. On peut sélectionner le schéma
simple ou le schéma de Catmull-Clark
Simplifier un maillage :
La simplification de maillage dans Blender est considéré comme un modificateur de maillages.
• Sélectionner le maillage à subdiviser
• Dans le panneau de droite, aller à l'onglet modifiers (icône de clef mécanique)
• Cliquer sur ajouter un modificateur
• Sélectionner decimate dans la partie generate de la liste déroulante
Note : il existe trois schémas de simplification de maillages dans Blender. On peut sélectionner les
schémas collapse, un-subdivide, et planar.
Peindre sur un maillage :
• Sélectionner le maillage sur lequel peindre
• Entrer dans le mode vertex peint
• Sélectionner une couleur dans l'onglet brush du panneau de gauche
• Peindre directement sur le maillage avec clic droit
Note : pour peindre des textures sur un maillage, il suffit d'entrer dans le mode texture paint et de
sélectionner une texture dans l'onglet texture du panneau de gauche
Modifier le matériau d'un maillage :
• Dans le panneau de droite aller dans l'onglet material (icône de sphère)
• Sélectionner le maillage dans la liste des matériaux (Blender crée par défaut un matériau par
maillage de la scène)
• Modifier les paramètres disponibles (couleur de diffusion, couleur de réflexion spéculaire,
etc)
Créer un matériau et l'appliquer à un maillage :
• Dans le panneau de droite aller dans l'onglet material (icône de sphère)
• Cliquer sur le bouton + à côté de la liste déroulante pour créer un matériau
• Définir ses paramètres (couleur de diffusion, couleur de réflexion spéculaire, etc)
• Sélectionner le maillage sur lequel appliquer ce matériau
• Dans l'onglet material utiliser la liste déroulante (icône de sphère) le matériau créé
Créer une uv-map :
• Sélectionner le maillage à déplier
• Entrer en mode édition
• Sélectionner l'ensemble des éléments avec le raccourci a
• Aller dans le menu mesh de la barre du bas et sélectionner uv unwrap (raccourci u pour
unwrap)
• Choisir le type de dépliage souhaité
• Note : Blender possède un mode dans lequel c'est l'utilisateur définit les arêtes sur lesquelles
s'effectue le dépliage
Enregistrer le patron de découpe :
• Aller dans la fenêtre uv/image editor, le maillage déplié est visible
• Enregistrer ce dépliage sous forme d'image en passant par le menu du bas uvs/export uv
layout
• Editer cette image à partir d'un éditeur d'image (paint/gimp/photoshop par exemple)
• Enregistrer l'image éditée
Créer une texture a partir de l'image éditée et l'appliquer au maillage :
Attention : le maillage doit avoir un matériau avant d'effectuer cesopérations, si ce n'est pas le cas, il
faut en créer un
• Sélectionner le maillage à texturer en mode objet
• Aller dans l'onglet texture du panneau de droite (icône de damier)
• Sélectionner les textures de matériaux (icône de sphère)
• Cliquer sur le bouton +new pour ajouter une texture
• Dans la liste déroulante type sélectionner image or movie
• Cliquer sur open dans la partie image de cet onglet et charger l'image éditée
• Sélection les coordonnées uv dans la partie mapping
Note : pour visualiser ces textures il faut faire un rendu de la scène ou passer la vue 3D en vue
rendered
Création d'un squelette :
Dans Blender un squelette est une armature, nous allons créer une armature.
• Ajouter une armature (raccourcis shift+a)
• Sélectionner l'armature créée et passer en mode édition
• Extruder l'os créé (sélection de l'extrémité de l'os par clic droit, puis utiliser le raccourcis e)
pour obtenir trois os successifs
• Dans le mode objet, positionner ces os à l'intérieur du bras de Lara Croft
Note : plusieurs visualisation des armatures sont disponibles. Pour la modifier aller dans l'onglet
armature du panneau de droite (icône de personnage) et sélectionner la visualisation souhaitée dans
la partie display
Attacher le squelette au maillage :
• Sélectionner le maillage en mode objet puis l'os créé
• Lier les deux par un lien d'armature (raccourci ctrl+p)
Déplacer le squelette :
• Passer en mode pose et sélectionner l'armature créée
• Sélectionner un des os et lui appliquer une transformation géométrique
• Observer le résultat sur le maillage
Insérer des poses dans la time line :
• Se positionner à un moment dans la time line
• Insérer une pose à ce moment en utilisant le raccourci i
• Répéter le processus en bougeant le squelette entre chaque insertion
• Déplacer la souris sur la time line pour visualiser l'animation. Il est aussi possible d'effectuer
un rendu OpenGL de l'animation en cliquant sur le bouton correspondant (icône de clap
cinéma) ou en effectuant un vrai rendu (déconseillé pour cet exercice car le rendu peut
prendre beaucoup de temps)
Création d'une key shape :
• Sélectionner le maillage en mode objet
• Aller dans l'onglet object data du panneau de droite (icône de triangle)
• Ajouter une key shape « base » dans la partie key shape en cliquant sur le bouton +
• Créer une seconde key shape « modif » en répétant le processus
• Sélectionner la key shape « modif » et passer en mode édition
• Déformer le maillage en appliquant des transformations géométriques
• Créer autant de key shapes et de déformations souhaitées
Insertion de key shapedans la time line :
Se positionner à un moment de la time line
• Paramétrer les poids souhaités pour chaque key shape du maillage
• Positionner le curseur de la souris sur le poids de la key shape et utiliser le raccourci i
Ajout de surfaces implicites :
• Utiliser le raccourcis shit+a pour ajouter une surface implicite en choisissant meta-ball
Utiliser une surface implicite « repoussante » :
• Aller dans l'onglet meta-ball du panneau de droite et cocher la case negative dans la partie
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