ANIMATION 1 : ANIMATION D`ACTEURS VIRTUELS PAR

ANIMATION 1 : ANIMATION
D’ACTEURS VIRTUELS PAR
ARMATURES ET SKINNING
Rémi Ronfard, Animation, M2R IICAO
Plan du cours

Cours 1: Armatures (squelettes) et attachement a la surface
du corps (skinning).


Cours 2: Animation par keyframes + techniques
d’interpolation


TP : animation procédurale dans Blender
Cours 3: Cinématique inverse


TP : programmation d’un rig dans Blender
TP : animation d’une marche dans Blender
Cours 4: Animation physique

TP: animation faciale dans Blender
Motivation : virtual movie making




Movie example : A few good men
Machinima example : a few good g-men
Other motivating examples : The wizard of Oz
Blender movies :
 The
beast by Roland Hess (Animating with Blender)
 Sintel by Colin Levy (Blender Foundation)
PRINCIPES DE L’ANIMATION
~1930, Studios Disney
The Illusion of Life
1 Squash & Stretch
5
Déformations

-
Pseudo physique
<<motion blur>>
Conservation du volume
2 Anticipation
6
Guide l’attention,
annonce l’action…
…prépare un gag
 mouvement C2…
3 Staging
7
[Mise en scène]
Atmosphère, éclairage, …
« Present the idea so that it is unmistakably clear »
4 Rigging & pose to pose animation
8
Préparation des personnages
Skelettes, articulations, etc. etc.
5 Follow-through et Overlapping
9
Enchaînement des actions
6 Slow in & Slow out
10
Fluidité des mouvements
(Continuité C2 des déplacements)
7 Secondary actions
11
Donner de la richesse


Hiérarchie/articulations
En retard
8 Arcs
12


Courbes naturelles
Non-synchronicité des mouvements
9 Timing
13


Masse
Taille
10 Exaggeration
14
11 Solid drawing

The principle of solid
drawing means taking
into account forms in
three-dimensional
space, giving them
volume and weight
12 Appeal

Appeal in a cartoon
character corresponds
to what would be called
charisma in an actor
Cours 1: Rigging et skinning

Introduction : techniques génériques qui s’appliquent à
l’animation de tous les « acteurs », humains ou non




Squelette et cinématique
Chair et peau : skinning, smooth skinning, muscles, graisses, plis
Vêtements : maillages, éléments finis,
Référence : Marie-Paule Cani, Caroline Larboulette, Nadia
Magnenat-Thalma, Pascal Volino : les techniques d’habillage :
peau, vêtements et chevelures, chapitre 8 du traité de réalité
virtuelle, tome 5 : les humains virtuels.
Animation et interpolation


Animation par
keyframes
Comment interpoler les
mouvements entre
deux positions « clés »
Mouvements articulés
Mouvements articulés
Mouvements rigides et articulés

Le mouvement de chaque articulation est rigide
 Dans
le repère d’axes de son père
 Dans le repère d’axe du monde

Un mouvement rigide est une matrice 3 X 4
Mouvements articulés : translation,
rotation et changement d’échelle
Mouvements rigides : rotations
Convention de Denavit-Hartenberg
Skinning



Nous avons un squelette articulé, qui définit des
transformations de l’espace
Le problème – comment associer la « peau » des
personnages avec leur « squelette » ?
Skinning rigide: chaque sommet de la « peau »
bouge avec un seul « os »
 P(vi)= Tf
P0(vi) où Tf est la transformation du bone
Smooth skinning


Aussi appelé « Skeleton Subspace Deformation »
Chaque sommet de la peau bouge avec tous les « os »
voisins


Calcul automatique des poids de chaque sommet


P(vi)= (sum_f wif Tf )P0(vi) où les poids wif sont normalisés
(sum_f wif = 1)
Par exemple wif = 1/dif2
Ou dessin des poids de chaque sommet
Interpolation non linéaire





Matrice de transformation homogène Tf = [SR|t] contient 12
paramètres non indépendants
3 translations, 3 rotations, 3 changements d’échelle
Controler séparément les 12 composante de la
transformation Tf
Calcul automatique des poids
Wang et Philips, Multi-weight enveloping: least-squares
approximation techniques for skin animation, SCA 2002
Calcul des poids : Bone Heat Weighting


Automatic Rigging and Animation of 3D Characters
Ilya Baran and Jovan Popovic, SIGGRAPH 2007.
Quelques exemples
Interpolation de quaternions


Skinning with Dual Quaternions
Ladislav Kavan, Steven Collins, Jiri Zara, Carol O'Sullivan.
Symposium on Interactive 3D Graphics and Games, 2007.
Deformation de cages


L’armature déforme une « cage » (lattice) qui
déforme la peau
Roland Hess, Animating with Blender,
A suivre


Demain : TP programmation d’un rig en python 3.0
dans Blender 2.55
La semaine prochaine : Animation par keyframes +
techniques d’interpolation