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
Voir
- physique origines
- simulation coherente
- squelette d'animation ⇒
- limites du skinning besoin
- interpolation ◮
- marqueurs actifs
- hierarchie de reperes transformation
- donnees
- mouvement
- mouvements
- animation
- animations
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
SIA Ensimag 3A (Estelle Duveau)
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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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: 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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Capture de mouvements
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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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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´rarchied’os
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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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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
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Interpolation Repre´sentationdesdonn´ees Squelette d’animation ⇒Commentg´en´erercdoesnne´se?
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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`erunmle⇔psioruelcenotndsleˆotrgirsA
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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
Plan
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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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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
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tr`escomplexepour des personnages expressifs
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et
Skinning
Capture de mouvements
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
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Fonctionnement : Exemples : exosquelette, ◮ gant
Avantages : tre`sfiable ◮
Inconv´enients : encombrant ◮
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Plan
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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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