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A.N. RODRIGUEZ
ENSEEIHT, 2005
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20
052
Pla
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20
053
Anim
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RV
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Anim
ation
Ce qui est animé : la géométrie de la form
e, son
apparence, les sources lumineuses, la caméra, ... tout !
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Objet :
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EN
SE
EIH
T,
20
055
Généra
lités
Flot d'im
ages rapide pour avoir l'im
pression
de mouvement
« Persistance rétinienne»
Vitesse : 24 images par seconde
A.N
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z,
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20
056
Anim
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SE
EIH
T,
20
057
Avec l’o
rdin
ate
ur
Plus rapide et puissante, moins coûteuse
1964 : Première animation par Ken Knowlton
Utilisée principalem
ent pour les effets spéciaux
1976 : Les rescapés du Futur, de R.T. Heffron
•a
ffic
ha
ge
d’u
n v
isag
e d
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ynth
èse
su
r un
éc
ran
1982 : Tron, de Steven Lisberger
•15
min
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s d
’ima
ge
s d
e s
ynth
èse
ple
in é
cra
n1984 : The adventures of André and W
ally, de John
Lasseter pour Lucasfilm
(->
Pixar)
1985 : Le secret de la pyram
ide de Barry Levinson
A.N
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rig
ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
058
Avec l’o
rdin
ate
ur
1989 : Créature liquide (Abyssde James Cam
eron)
1991 : Terminator2 (James Cam
eron)
1993 : JurassicPark (ILM
)1995 : ToyStory (Pixar)
2001 : Shrek(Dream
works), Final fantasy (Sakaguchi,
Sakakibara)
A.N
. R
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rig
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EN
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EIH
T,
20
059
Types d
’anim
ation
Animation tem
ps interactif (jeux vidéo,
simulateurs)
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Mo
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Animation image par image (traditionnelle)
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0510
Rôle
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Animation assistée (Processus traditionnel ):
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nAnimation générée par ordinateur
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Contr
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Animer : «
donner vie à
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Tem
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Modèles générateurs
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)Modèles com
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Méth
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Capture de mouvement
Animation par images-clés
Interpolation de form
es
Interpolation param
étrique
Animation procédurale
Simulation physique
Animation de personnages et simulation
comportem
entale
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0513
Captu
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ouvem
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Les êtres humains sont experts dans la
reconnaissance des m
ouvements humains!
But:
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Développem
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0514
Captu
re d
e m
ouvem
ent
L’acteur porte un ensemble de capteurs
dont les positions et orientations sont
mesurées
Deux sortes de systèm
es :
•M
ag
né
tiqu
e•
Op
tiqu
e
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0515
Capte
urs
magnétiques
Capteurs m
esurant leur relation spatiale par
rapport à un transm
etteur centralisé
-Câblage
-Définition de position relative au calibrage
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SE
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T,
20
0516
Capte
urs
optiques
Capteurs réflectifs et plusieurs
caméras
+ Liberté de mouvement
+ Permet de tracer la trajectoire de
«n’im
porte quoi »
-Occlusion
-Difficulté de reconnaissance de 2
capteurs proches
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SE
EIH
T,
20
0517
Par
vis
ion
Capture à partir de plusieurs cam
éras
Extraction d’inform
ation
Mise en correspondance avec un m
odèle
générique
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EIH
T,
20
0518
Captu
re d
e m
ouvem
ent
Squelette d’un personnage
Faire correspondre le mouvement du
personnage digital aux mesures de
mouvement
A.N
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20
0519
Bila
n
Mouvements enregistrés et ensuite appliqués à un
acteur digital
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•G
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Difficulté d’édition
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Pas toujours possible
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0520
Anim
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images-c
lés
Série d’im
ages à des tem
ps donnés:
l’ordinateur calcule les images interm
édiaires
par interpolation
A.N
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20
0521
Inte
rpola
tion d
e form
es
Extension des m
éthodes de transform
ation
de positions-clés aux images
Morphing 2D : sur des photos
Morphing 3D : sur des objets 3D
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T,
20
0522
Inte
rpola
tion p
ara
métr
ique
Caractériser une entité par des param
ètres
fixés à des tem
ps donnés
L’ordinateur calcule les valeurs interm
édiaires
des paramètres par interpolation et recalcule la
scène avec les valeurs interpolées
Problèmes : comment paramétrer les objets,
comment spécifier la trajectoire, la vitesse de
variation d'un paramètre
Interpolation linéaire, cubique
A.N
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0523
Exem
ple
d’in
terp
ola
tion lin
éaire
Articulation de bras de robot caractérisé
par angle α variant au cours du tem
ps t
On fixe les valeurs suivantes :
•T
= 0
, α=
10
•T
= 2
, α=
20
•T
= 5
, α=
45
•T
= 8
, α=
100
Exemple de valeur interpolée :
•T=
1/25
se
c
•α
= 1
0 +
(20
-10)
/(2*
25)=
10.
2
α
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T,
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0524
Inte
rpola
tion p
ar
splin
es
ACM © 1987 “Principles of traditional animation applied to 3D computer animation”
Transitions en douceur
A.N
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z,
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SE
EIH
T,
20
0525
Anim
ation p
rocédura
le
Le m
ouvement est décrit via un algorithme
Exemple :Chute libre d’un objet d’une
hauteur 100m
Avec g = 10 -> h = 100 –
5t2
•1
s =
95m
•2
s =
80m
•3
s =
55m
•4
s =
20
Par interpolation paramétrique
•<
0,10
0>, <
1,95
>, <
2,80
>, <
3,55
>, <
4,20
>
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0526
Sim
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tion p
hysiq
ue
Simulation du m
ouvement d'après les lois
de la physique
Définir
•P
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, CG
, mo
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'ine
rtie
•C
on
diti
on
s in
itia
les
•Fo
rce
s e
xte
rne
sRésoudre les équations pour retrouver le
mouvement
Environnem
ents et mouvements
«valides
»
A.N
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EIH
T,
20
0527
Anim
ation d
e p
ers
onnages
Pour «peupler» les environnem
ents
virtuels
Squelette + enveloppe corporelle
Utilisation d’un squelette :
•St
ruc
ture
hié
rarc
hiq
ue
de
se
gm
en
ts
co
nn
ec
tés
•A
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ters
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de
de
ux
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ux
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0528
Anim
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A la main :
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Contrôle automatique
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T,
20
0529
Cin
ém
atique d
irecte
Approche basée sur la robotique
Décrit la position des parties du corps comme
une fonction des angles des articulations
hanches
cuisse
mollet
pied
jambe
...
vs
y
x
z
A.N
. R
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z,
EN
SE
EIH
T,
20
0530
Cin
ém
atique invers
e
Pilotage par le but (quels sont les
mouvements pour faire ... )
Déterminer les variables d’articulation à partir
de positions et orientations des extrémités
A.N
. R
od
rig
ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0531
Cin
ém
atique invers
e
Plusieurs solutions possibles
Supporte la présence de contraintes
(restrictions sur les param
ètres)
Utilisation de mouvements «
motion
capture
»
A.N
. R
od
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ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0532
Dynam
ique
Ciném
atique : intuitif, pas de gravité ou inertie
Simulation du m
ouvement d'après les lois de
la physique
Décrit les positions des parties du corps en
fonction des forces appliqués
A.N
. R
od
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ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0533
Dynam
ique
Avantages
•P
as
de
de
scrip
tion
de
mo
uve
me
nts
•A
nim
atio
n p
lus
réa
liste
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Désavantages
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!
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EN
SE
EIH
T,
20
0534
L’e
nvelo
ppe
Metaballs pour les muscles
Définition de déform
ations
Définition de l’enveloppe
A.N
. R
od
rig
ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0535
Sim
ula
tion c
om
port
em
enta
le
Contribution comportem
entale pour la
simulation d’êtres vivants
Modéliser le comportem
ent des personnages
(planification de chem
in, ém
otions!)
Comportem
ent individuel
•M
arc
he
Comportem
ent de groupe
•N
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d’o
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rou
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r le
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T,
20
0536
Systè
mes d
e p
art
icule
s
Modélisation d’objets «
flous»
•N
ua
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um
ée
, ea
u•
Ob
jets
no
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gid
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dyn
am
iqu
es
Principe
•O
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p
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icu
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•Le
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tAvantages
•C
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sys
tèm
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Niv
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e d
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EN
SE
EIH
T,
20
0537
Anim
ation d
e c
am
éra
s
Animer les caractéristiques de la cam
éra
virtuelle pour se promener à l’intérieur
d’une scène
Plusieurs param
ètres :
•P
osi
tion
•P
oin
t d
’inté
rêt
•A
ng
le d
e v
ue
A.N
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od
rig
ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0538
Exem
ple
s
Profondeur de cham
p
Effet «
vertigo»
A.N
. R
od
rig
ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0539
Difficultés
Animation de tissus
Animation de visages
Aliassage temporel
A.N
. R
od
rig
ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0540
Alia
ssage tem
pore
l
Séquence d’im
ages représentant l’état du
modèle à un m
oment donné
La séquence peut être interprétée d’une
autre manière!
Rotation dans le sens des aiguilles d’une
montre < 22.5°
A.N
. R
od
rig
ue
z,
EN
SE
EIH
T,
20
0541
La R
éalit
é V
irtu
elle
Howard Rheingold, dans son ouvrage la
Réalité virtuelle (1993) définit le monde
virtuel comme un m
onde calculé par «un
ordinateur que l'on commande, non pas en
écrivant des programmes, mais par des
gestes naturels, en le parcourant, en
l'explorant du regard et en utilisant les
mains pour manipuler les objets qu'il
contient ».
La R
éalit
é V
irtu
elle
Transform
er des données en images 3D
interactives
Métaphore d’interaction :
•Ex
plo
rer l
es
ima
ge
s d
e n
’imp
ort
e q
ue
l p
oin
t d
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•U
tilis
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ma
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veIm
plique :
•A
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tif•
Inte
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•Im
me
rsio
n
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SE
EIH
T,
20
0543
His
torique
1966 : Ivan Sutherland (MIT)
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n1980 : Mise en oeuvre du principe
1ères applications industrielles de la réalité
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Restitution haptique
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His
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Terminologie « Réalité Virtuelle »
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801992 : lntroductiondu concept de CAVE (Tom De
Fanti,EVL Univ. Illinois)
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0546
Inté
rêt de la R
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Tester une maquette du produit
Tests fonctionnels
Tests opérationnels
Limite le besoin de maquette physiques
Accès à des variables/param
ètres non
mesurables
Accès à des échelles :
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Dom
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Médecine
Architecture et design
Visualisation de données scientifiques
Aérospatiale et aéronautique
Domaine militaire
Éducation et apprentissage
Jeux et Loisirs
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0548
Configura
tion m
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Une station graphique capable de générer des
images 3D en tem
ps réel
La possibilité d'afficher des images stéréo
Changer le point de vue de manière continue
Un ou plusieurs périphériques permettant une
spécification directe de positions et
d’orientations dans l'espace pour une
manipulation directe en 3D
Interaction
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LRetour haptique: forces et/ou sensations
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Encore très lourds
Peuvent engendrer des m
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CA
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Electronic visualization Lab, Université
d’Illinois (1992)
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La R
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Caudelet Mizell (1992)
Nouveau paradigme d’utilisation pour
préserver l’expérience du m
onde réel en
ajoutant de l’inform
ation (pas seulement
visuelle)
Enrichir plutôt que remplacer
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Applic
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Aspects
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Mixage : intégration d’un point de vue
visuel entre monde réel et monde virtuel
Identification des objets
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Vis
ualis
ation
Casque semi-
transparent
Mélangeurs
optiques placés
devant les yeux
Le résultat est la
combinaison du
monde réel et du
monde virtuel
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0562
Vis
ualis
ation
Vidéo sem
i-transparente
La vue de l’utilisateur est fournie par une caméra
Le générateur de scènes crée les images de synthèse
qui sont mélangées avec la vidéo
Le résultat est envoyé vers les moniteurs
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0563
Vis
ualis
ation
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0564
Inte
raction
Capteurs RV
Reconnaissance de gestes
Interfaces tangibles
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0565
Réalit
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+Forte réduction de coûts m
atériels
+Mobilité
+Connaissances de l’utilisateur
-Techniques d’alignem
ent
-Études sur la perception
