Squelettes d’animation 3D

SQUELETTES D’ANIMATION 3D

Composition d’un squelette

Tout d’abord, il est important de définir ce qui compose un squelette. Cette section consiste en un survol assez large de la question, avec suffisamment de détails pour permettre une compréhension des sections à venir. Pour des explications plus en profondeur, voir l’Annexe I.Un squelette est largement défini comme une hiérarchie de joints et d’os. Lorsqu’un os bouge,ses enfants hiérarchiques suivent. Les os ont une orientation et une taille, chaque chaîne d’os correspondant grosso modo à un membre.Pour la suite, les os d’un squelette seront catégorisés selon leur fonction :

Déformation :Ces os définissent la déformation de l’objet dans le temps et l’espace. Différentes méthodes de transfert entre transformation des os et déformation d’un maillage existent, la plus courante étant leLinear Blend Skinning (LBS) (Magnenat-Thalmannet al., 1988) qui assigne à chaque sommet un poids correspondant à chaque os, le résultat final étant la somme pondérée normalisée des transformations.

Contrôle :Les os de contrôle ont deux grands rôles : ils peuvent servir à diriger la trans-formation d’autres os (contrôleurs eux-mêmes ou de déformation) ou bien ils peuvent avoir un rôle purement hiérarchique (définir un parent commun à deux chaînes d’os de déformation, par exemple).

Placement des joints

La méthode de correspondance construit des paires entre les arcs du maillage et du squelette.Après que celles-ci sont bien établies, les positions des joints du squelette doivent être déter-minées. Ce positionnement est trivial pour les arcs du squelette composé d’un seul os : les ex-trémités de l’os sont repositionnées à la première et à la dernière position sur l’arc du maillageprojeté dans l’espace tridimensionnel. Le repositionnement est beaucoup plus complexe pourles arcs du squelette constitués de deux os ou plus, telles que les pattes de l’insecte à la Fi-gure 3.20 où quatre joints doivent être positionnés. En considérant que de tels arcs du squelettes ont associés un pour un à des arcs du maillage, les os correspondants seront repositionnés dans l’espace le long des positions tridimensionnelles des arcs du maillage.Soit un arc du squelette avectos ett+1joints et un arc du maillage ayant une projection tridimensionnelle composée d’une liste ordonnée de pointsV=[v1,v2,…,vm].

Entité axiale

L’entité axiale permet de bien nommer les os d’un patron dépendant du côté où ils sont localisés(gauche ou droite) en ajoutant le suffixe approprié.Exemple :jambe.%Sdevientjambe.Roujambe.Ldépendant de la position du membre dansl’espace.L’option d’automatisation détecte automatiquement si le patron ajouté est à droite ou à gauche.L’algorithme de détection assume que le personnage est dans le planX◦Z, fait face dans ladirection de l’axe−Yet est centré par rapport à l’axeXlocal. Les membres dans l’espaceX>0correspondent donc à la gauche du personnage alors que ceux dans l’espaceX<0correspondent à la droite.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 PROBLÉMATIQUE ET REVUE DE LITTÉRATURE
1.1Problème
1.2Revue de littérature
1.2.1 Extraction
1.2.1.1 Méthode volumétrique
1.2.1.2 Méthode géométrique
1.2.2 Génération et adaptation
1.2.3 Croquis
1.2.3.1 Interface
1.2.3.2 Gestuelle
1.2.3.3 Projection de traits
CHAPITRE 2 MÉTHODOLOGIE
2.1Identification du problème
2.2Composition d’un squelette
2.3Implémentation dans Blender
CHAPITRE 3 PRÉSENTATION DE LA MÉTHODE
3.1Adaptation complète
3.1.1 Survol
3.1.2 Extraction du graphe topologique
3.1.2.1 Filtrage
3.1.2.2 Filtrage multirésolution
3.1.2.3 Symétrie
Descripteur de forme
3.1.2.5 Regroupement
3.1.2.6 Métadonnées de symétrie
3.1.3 Adaptation
3.1.3.1 Correspondance multirésolution
3.1.3.2 Placement des joints
3.1.3.3 Orientation
3.1.3.4 Contrôleurs
3.1.4 Résultats
3.2Création et adaptation partielle par croquis
3.2.1 Survol
3.2.1.1 Interface
3.2.2 Implémentation
3.2.2.1 Gestuelle
3.2.2.2 Surimpression de traits
3.2.3 Insertion volumétrique
3.2.4 Méthodes de génération
3.2.4.1 Semi-automatique
3.2.4.2 Automatique
3.2.5 Orientation
3.2.6 Patron
3.2.6.1 Adaptation
3.2.6.2 Orientation
3.2.6.3 Patron de nom d’entité
3.2.7 Résultats
CHAPITRE 4 INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS
4.1Survol
4.2Correspondance entre fonctionnalités et problèmes
4.2.1 Adaptation complète
4.2.1.1 Multirésolution
4.2.1.2 Orientation
4.2.1.3 Contrôleurs
4.2.1.4 Noms des os
4.2.2 Adaptation par croquis
4.2.2.1 Reconnaissance gestuelle
4.2.2.2 Insertion volumétrique
4.2.2.3 Génération semi-automatisée
4.2.2.4 Adaptation de patron
4.2.2.5 Entités de nom
4.3Exemple d’utilisation
4.4Performance
4.4.1 Adaptation complète
4.4.1.1 Graphe du maillage
4.4.1.2 Graphe du squelette
4.4.1.3 Adaptation du squelette au maillage
4.4.1.4 Temps d’exécution total
4.4.2 Méthode par croquis
4.4.2.1 Tracé du croquis
4.4.2.2 Reconnaissance gestuelle
4.4.2.3 Adaptation de patron
CHAPITRE 5 DISCUSSION
5.1Survol
5.2Comparaison avec différentes méthodes
5.2.1 Génération automatisée
5.2.2 Adaptation
5.3Évaluation auprès des utilisateurs
CONCLUSION
ANNEXE I COMPOSITION D’UN SQUELETTE
ANNEXE II ÉVALUATIONS PAR DES UTILISATEURS