Cours Techniques d'Animation
Matériaux, Lumières, Caméras

• Matériaux
• Lumières
• Caméras

Matériaux

L'éditeur de matériaux permet de créer et d'associer des matériaux et textures aux objets afin d'enrichir leur apparence.
Les matériaux gèrent la couleur - diffuse et spéculaire -, la brillance et l'opacité des surfaces. Les textures apportent des détails aux objets à moindre coût.

L'effet des matériaux est approximé dans les fenêtres en mode lissage et reflets mais l'effet réel ne sera visible que lors d'un rendu.

Editeur de Matériaux

On accède à l'éditeur en cliquant sur le bouton de la barre d'outils principale ou en tapant sur la touche m.

	une fois l'échantillon sélectionné en cliquant sur une des sphères, 3 façons de créer un matériau: importer depuis une bibliothèque. Un explorateur apparaît où il suffit de sélectionner Bibliothèque matér. pour choisir un matériau prédéfini
	importer depuis la scène en utilisant l'outil pipette et en cliquant sur un objet dans une des vues
	créer un nouveau matériau en cliquant sur le bouton de type de matériau, ce qui lance l'explorateur sur l'option nouveau

Une fois le matériau créé, il suffit de sélectionner l'objet dans la scène puis de cliquer sur le bouton affecter de l'éditeur

Types de matériaux

• Composé: combinaison de plusieurs matériaux (addition, soustraction, combinaison d'opacité)
• Dessus/Dessous: matériaux différents sur faces haut/bas
• Deux Faces: matériaux différents sur faces intérieur/extérieur
• Ecrasement Eclairage avancé: pour les solutions de radiosité avancées
• Encre et Peinture: rendu cartoon
• Fusion: mélange de 2 matériaux
• Interpolateur: interpolation entre différents matériaux au cours du temps
• Lancer de rayon: réfractions et réflexions, fluorescence, brouillard
• Mat/Ombre: objets invisibles au rendu mais qui cachent la géométrie située derrière eux afin de laisser voir l'image d'arrière plan (voir Objet mat dans le glossaire)
• Matériau Coque: rendu de textures
• Multi/Sous-objet: affecte plusieurs matériau différent à un seul objet (selon ID des faces)
• Shellac: superposition de matériaux par composition additive
• Standard: matériau par défaut

Types d'ombrage

Les types d'ombrage permettent de gérer le rendu des surfaces, i.e. leur réaction à la lumière. Il existe de nombreux algorithmes dont les plus connus sont Phong et Blinn. Chacun a des caractéristiques précises répondant à différents effets et types de surfaces. L'ombrage par défaut dans 3DSMax est Blinn.

• Anisotrope: cheveux, métal poli, le reflet est déformé
• Blinn: similaire à Phong mais plus précis
• Multicouches: 2 Anisotropes pour créer 2 reflets de caractéristiques différentes
• Metallique: pour les métaux comme son nom l'indique
• Ombtage translucide:Blinn avec la possibilité de rendre un objet translucide (gel, verre dépoli...)
• Oren-Nayar-Blinn: variante de Blinn qui estompe les bords des objets (effet flou)
• Phong: lissage/dégradé continu entre différentes faces
• Strauss: pour gérer l'intensité des caractéristiques métalliques

-> Max 4: Didacticiels de présentation

• Didacticiel 4: Introduction aux matériaux et au mapping
  • Création de matériaux de base
  • Couleur ambiante et lumière ambiante
  • Création de transparences

-> Max 6 / 7: Didacticiel Matériaux et Textures

• Introduction aux matériaux et aux textures
  • Création de matériaux de base
  • Couleur ambiante et lumière ambiante
  • Création de transparences

Textures

• création directe d'un matériau texture en utilisant l'explorateur de matériaux via le bouton importer depuis une bibliothèque (vu au-dessus) dans lequel il suffit de sélectionner Textures et non Matériaux dans la zone afficher pour accéder aux différents types de textures.
• association d'une texture à la composante diffuse d'un matériau : en cliquant sur le bouton à droite du champ couleur Diffus dans les paramètres de base du matériau, on ouvre l'explorateur qui permet de choisir un type de texture.

Pour visualiser la texture sur les objets de la scène, il faut enclencher le bouton Afficher Texture du matériau dans l'éditeur

Types de textures

3DSMAX offre différents types de textures parmi lesquels on distingue 5 catégories:

• textures 2D dont:
  • bitmap: permet de mapper une image jpg, gif, etc. ou une animation avi
  • briques: texture procédurale permettant d'afficher des matériaux carrelés
  • damier
  • dégradé de couleurs
• textures 3D générées de manière procédurale, dont:
  • marbre
  • fumée
  • eau
  • bois
• compositeurs: permettent de superposer couleurs et textures
• modificateurs couleurs: changent la couleur des pixels des matériaux (teinte RVB, couleur/sommet etc)
• autres: réflexion, réfraction, miroir etc...

Texture mapping

Un fois la texture choisie, il est nécessaire de spécifier ses coordonées spatiales. Pour cela, il existe plusieurs méthodes:

Les coordonnées peuvent être définies directement au niveau du matériau, dans la zone Coordonnées de l'éditeur. Ceci implique toutefois que le mapping de cette texture sera identique sur tous les objets auxquels elle est appliquée, quels que soient leur taille, orientation etc.
Pour pouvoir utiliser le même matériau texture mais avec différents types de mapping sur plusieurs objets, au lieu de régler les paramètres directement dans la texture, il faut appliquer le modificateur Texture UVW aux objets et jouer sur ses paramètres. C'est en général la méthode à privilégier. .
Dans le cas des bitmaps, on peut également utiliser le modificateur Developper UVW qui permet via un éditeur de gérer très finement la mapping de l'image sur le maillage.

-> Max 4: Didacticiels de présentation

• Didacticiel 4: Introduction aux matériaux et au mapping
  • Mapping et coordonnées de mapping

-> Max 6 / 7: Didacticiel Matériaux et Textures

• Introduction aux matériaux et aux textures
  • Mapping et coordonnées de mapping

Lumières

Préambule

Comme dans la réalité la lumière vient principalement du soleil, on pourrait penser qu'une source lumineuse ponctuelle placée au-dessus de la scène est suffisante. Erreur! En image de synthèse une seule source ne permet généralement pas d'illuminer correctement les objets et donne une image plate. C'est le cas de l'éclairage par défaut lors de la création d'une scène. Il illumine uniformément l'ensemble des objets sans toutefois être réaliste. Il est désactivé dès qu'une source lumineuse est ajoutée.

Eclairage par défaut

Il existe un éclairage type de base, employé notamment en photographie. Il se compose:

• d'une source lumineuse principale projetant des ombres (projecteur appelé Main ou Key) placée en face et au-dessus de la scène
• d'une source secondaire de plus faible intensité permettant d'adoucir les ombres et d'ajouter une lumière d'ambiance (Fill), placée au niveau des yeux de l'observateur
• d'une source illuminant l'arrière des objets (Back), permettant d'ajouter de la profondeur, placée à l'arrière et au-dessus de la scène, diamétralement opposée à la source Key

Main Light	Fill Light	Back Light
Main Fill et Back ensemble

On peut également donner du relief à la scène en jouant sur la "température", i.e. les couleurs des sources lumineuses:

• adoucir la source Key en lui donnant une teinte plus chaude tirant sur le jaune
• refroidir la source Back en lui donnant une teinte bleue
• ajouter une source de faible intensité de teinte orange sur un des côtés (à droite ici) pour intensifier l'effet de la source Key
• ajouter une source de faible intensité de teinte mauve de l'autre côté pour nuancer les ombres

Key jaune

+ Back bleue

+ droite orange

+ gauche mauve

Les types de sources lumineuses dans 3DSMax

3DSMax fournit 3 types de lumières standard: sources omnidirectionnelles, projecteurs et lumières directionnelles. Elles peuvent prendre n'importe quelle couleur et certains de leurs paramètres sont animables.

Il est également possible d'utiliser des solutions de radiosité. Faisant partie des fonctionnalités avancées qui nécessiteraient un cours entier, elles ne seront pas étudiées ici. Par ailleurs elles nécessitent des temps de calcul de rendu très long, ce qui n'est pas un avantage pour le projet. Le seul type de lumière avancé évoqué ici sera le dôme de lumière assez facile à mettre en oeuvre.

Création et caractéristiques des types standard

La création se fait à partir du panneau de commandes (ou à partir de la tablette):

Projecteurs

Un projecteur projette un cône de lumière à partir d'une source ponctuelle.
A la différence d’un projecteur cible, un projecteur libre n’a pas d’objet cible. Vous pouvez le déplacer et le faire pivoter pour qu’il pointe dans la direction requise.

Lumières Directionnelles

Une lumière directionnelle projette des rayons lumineux parallèles dans une seule direction (soleil). A la différence d’une lumière directionnelle cible, une lumière directionnelle libre n’a pas d’objet cible pour diriger sa lumière.

Lumières Omnidirectionnelles

Un éclairage omnidirectionnel projette des rayons dans toutes les directions à partir d’une source ponctuelle.
Remarque: une lumière omnidirectionnelle projetant une ombre est équivalente à un projecteur projetant six ombres. Attention lors d'utilisation d'ombrage par lancer de rayon: ça peut être long!

Paramètres

	Type de lumière Actif: active et désactive la lumière Liste de types de lumières: modifie le type de lumière (omnidirectionnelle, projecteur ou directionnelle Ciblée: lumière ciblée ou non Ombres Actif: active et désactive la projection d'ombres à partir de l’éclairage courant Liste Méthode ombre: choix ombres textures, lancer de rayons, lancer de rayons avancé ou ombres douces Utiliser les paramètres globaux: désactivée pour contrôle individuel des ombres Exclure: exclut les objets sélectionnés des effets de la lumière
	Couleur: affiche un sélecteur de couleurs pour ombres projetées, couleur animable Dens.: densité des ombres (animable) Texture: utilisation ou non de la texture affectée Texture: assigne une texture aux ombres (fusion des couleurs de la texture à la couleur des ombres Lumière affecte coul. ombre: fusion ou non de la couleur de l’éclairage avec la couleur des ombres Ombres atmosphère actif: permet aux effets atmosphériques de projeter des ombres Opacitéopacité des ombres (%) Quantité couleur: ajuste la quantité de couleur atmosphérique fusionnée avec la couleur des ombres (%)
	Multiplicateur: amplifie ou diminue la puissance de l’éclairage Sélecteur couleur: couleur de l’éclairage Déclin: réduction de l’intensité de la lumière en fonction de la distance Type: type de déclin à utiliser Aucun: portée maximum (source - infini) Inverse: déclin inverse Inverser le carré: déclin carré inversé Le déclin remplace l’atténuation lointaine Atténuation proche Début: distance à laquelle l’éclairage commence à apparaître en fondu Fin: distance à laquelle l’éclairage atteint son intensité maximale Utiliser: active l’atténuation proche pour l’éclairage Afficher: affiche les paramètres des intervalles d’atténuation proche (bleu foncé et bleu clair) Atténuation lointaine Début: distance à laquelle l’éclairage commence à disparaître en fondu Fin: distance à laquelle l’éclairage a diminué jusqu’à l’intensité zéro Utiliser: active l’atténuation lointaine pour l’éclairage Afficher: affiche les paramètres des intervalles d’atténuation lointaine (marron clair et marron foncé)
	Cône de lumière: contrôle des impacts lumineux et de l’atténuation des projecteurs Afficher cône :active ou désactive l’affichage du cône Dépassement: si définie, la lumière est projetée dans toutes les directions Impact lumin./Faisceau: ajuste l’angle du cône de la lumière (degrés Atténuation/Champ: ajuste l’angle de l’atténuation de la lumière (degrés Cercle/Rectangle: forme des zones d’atténuation et d’impact lumineux Aspect: rapport hauteur/largeur du rayon lumineux rectangulaire Ajustage bitmap: si projection rectangulaire, utilise le rapport hauteur/largeur d’un bitmap spécifique
	Affecter surfaces Contraste: contraste entre les zones diffuses et ambiantes de la surface Adoucir arête diff.: si activée, l’arête entre les parties diffuses et ambiantes d’une surface est adoucie Diffus: si activée, l’éclairage affecte les propriétés diffuses de la surface d’un objet Spéculaire: si activée, l’éclairage affecte les propriétés spéculaires de la surface d’un objet Ambiant seulement: si activée, l’éclairage influe uniquement sur la composante ambiante de l’illumination Texture projecteur: projeter la texture choisie Bouton Texture: choix de la texture utilisée pour la projection

Exemples d'utilisation des types standard

Dôme de lumière

Le dôme de lumière permet de rendre un éclairage de jour naturel et réaliste grâce à ses ombres douces. On peut néanoins associer des lumières standard afin d'accentuer certaines ombres. Mais attention aux temps de rendu!!!

Le dôme se crée de la même façon que les lumières standard à partir du panneau de commandes Création.

Pour activer l'éclairage du dôme, ouvrir le menu Rendu -> Eclairage avancé. Sélectionner ensuite Traceur de lumière dans le menu déroulant et cocher Actif. Les valeurs par défaut suffisent amplement, on peut néanmoins passer le Multiplicateur global à 1.2 pour une scène plus lumineuse, et baisser le nombre de Rayons/Echantillon lors des tests de rendu.

Animation

Les lumières sont animables par le biais de transformations ou en modifiant les paramètres de création sur des images clés différentes, lorsque le bouton Clé auto est activé. Pendant l’animation, les transformations de lumière et les valeurs des paramètres sont interpolés entre les images clés.

-> Max 4: Didacticiels de présenation

• Didacticiel 5: Présentation de l'éclairage
  • Utilisation de l'éclairage
  • Simulation d'un éclairage indirect

-> Max 6: Didacticiel Eclairage

• Introduction à l'éclairage
  • Utilisation de l'éclairage
  • Simulation d'un éclairage indirect

-> Max 7: Didacticiel Eclairage

• Introduction à l'éclairage
  • Eclairer un intérieur
  • Eclairer une scène avec des lumières standard

Caméras

Les caméras définissent des points de vue et des effets tels que travellings etc. pour effectuer des rendus.

Création et caractéristiques

La création se fait à partir du panneau de commandes (ou à partir de la tablette):

Caméra cible

Ce type de caméra cadre une zone entourant l'objet cible. Cet objet est constitué d'un gizmo représentant la caméra et d'un autre (une boîte) représentant sa cible. Ces deux parties sont animabtre animéles indépendamment. Les caméras cibles sont donc plus faciles à utiliser lorsque la caméra ne se déplace pas le long d'une trajectoire.

Caméra libre

Elle permet de visualiser la zone comprise dans le champ de la caméra (pyramide). Ce type de caméra est typiquement utilisé lors d'animation sur des trajectoires.

Paramètres

Objectif: distance focale (mm). Bouton Direction focale: horizontal (valeur par défaut), vertical ou diagonale Focale: champ de vue (arc de l’horizon de la caméra en degrés) Projection orthographique: bascule entre vue utilisateur et vue perspective Objectifs en stock: valeurs prédéfinies se référant à des objectif réels Type: passage d’une caméra cible à une caméra libre et inversement Afficher cône: affiche la pyramide de vision Afficher horizon: affiche la ligne de l’horizon Intervalle proche et Intervalle loint.: seuils proche et lointain des effets atmosphériques définis dans la boîte de dialogue Environnement. Afficher: affichage des seuils en jaune Plans de détourage: définition des plans de détourage - clipping - (rectangles rouges) Détourage manuel: désactivée, le plan de clipping est situé à 3 unités de la caméra Plan proche et plan lointain: clipping proche et lointain. Effet passage multiple: effet de profondeur de champ ou de mouvement flou (rendu de la scène en plusieurs passages avec décalage) Liste déroulante des effets: choix Profondeur de champ ou Mouvement flou (s’excluent mutuellement) Distance cible(caméra libre): distance caméra-cible

Animation

Pour animer une caméra, il suffit de lui appliquer des transformations standard (translation, rotation) ou d'utiliser les commandes de navigation de la vue caméra, de modifier ses paramètres au cours du temps ( mode Définir clé/Clé).

Déplacement d’une caméra le long d’un chemin

Pour une caméra libre:

• Créer une trajectoire (forme, spline etc).
• Sélectionner la caméra et lui affecter une contrainte trajectoire:
  Menu Animation > Contraintes > Contrainte trajectoire
  une ligne pointillée est alors attachée à la caméra et il suffit d'aller cliquer sur la trajectoire.

La caméra suit le chemin, son point de vue peut être ajusté en ajoutant des transformations panoramiques ou des rotations.

Pour une caméra cible:

• Lier la caméra et sa cible à un objet factice (dummy)
• Affecter le contrôleur de trajectoire à l’objet factice

Cette opération est plus facile à gérer que deux trajectoires distinctes pour la caméra et sa cible.

Suivi d’un objet en mouvement

• On peut utiliser une Contrainte observer (Menu Animation > Contraintes > Contrainte Observer) qui permet d'orienter un objet de telle sorte qu’il fasse toujours face à un autre objet: la caméra suit automatiquement l' objet en mouvement.
  La contrainte Observer assimile l’objet à la cible de la caméra (la cible d'une caméra cible n'est plus rise en compte).
  Tant que la contrainte Observer est active, la caméra ne peut pas pivoter autour de ses axes X et Y locaux, ni être dirigée verticalement en raison de la contrainte au niveau de son vecteur vertical.
• Une autre solution consiste à lier la cible d’une caméra’ cible à l’objet.

Zooms

Le zoom permet de se rapprocher ou de s’éloigner du sujet par modification de la distance focale de l’objectif. Il diffère en cela du travelling qui déplace physiquement la caméra, mais laisse la distance focale inchangée. Il suffit d'animer la valeur du paramètre Focale de la caméra.

Création de vues en coupe animées

Il suffit d'animer la position des plans de clipping.

-> Max 4: Didacticiels de présentation

• Didacticiel 1: Nature morte animée:
  • Animation d'une caméra
  • Création d'une caméra

-> Max 6: Didacticiel Introduction à 3DSMAX

• Navigation dans un scène -> Création d'une caméra

-> Max 7: Didacticiel Débuter avec 3DSMAX

• Nature morte animée: Navigation dans un scène -> Création d'une caméra