Cours Techniques d'Animation
Animation: Cinématique Inverse et Skinning

• Cinématique inverse
• Skinning

Cinématique Inverse

Pour utiliser la CI, le principe est le suivant:

• Construction d’une structure articulée
• Construction de la hiérarchie et définition de points de pivot
• Application de solutions CI à la hiérarchie articulée
• Définition du comportement des connexions aux points de pivot et définition des limites ou angles optimaux selon la solution CI utilisée
• Animation du but (Solution HI) ou de l’effecteur d’extrémité (solution DH), on peut également contraindre le but, les contrôles et la racine

Structures articulées

Ces structures peuvent être des objets quelconques organisés hiérarchiquement grâce à l'outil liaison vu dans le cours sur la hiérarchie et la cinématique directe.

Lorsque l'on veut animer une surface, comme par exemple la peau d'un personnage, on utilise des structures (ou bones) pour en définir le squelette.

Création des structures

• Accès
  • soit Panneau Créer > bouton Systèmes > bouton structures
    

    Attribution chaîne CI: permet de choisir la solution CI à qui sera appliquée automatiquement si on coche Affecter à enfants Paramètres stucture: gestion de la taille des structures, possibilité d'ajouter des ailettes avant, latérales et arrière dont on peut ajuster la taille et l'effilement

  • soit Menu Personnage > Outils de Structure, qui ouvre la boîte de dialogue > bouton Créer Structure
    

    Mode édition structure: modification des structures (longueur, positions relatives) Créer struct: mode création Créer extrémité: ajoute une nouvelle structure à la suite de la structure sélectionnée Enlever structure: supprime la structure, la structure parente est allongée pour couvrir la disparition de son enfant Connecter structures: crée une structure entre 2 structures disjointes Supprimer structure: supprime la structure et la remplace par une extrémité; les relations de hiérarchie sont supprimées et les chaînes CI utilisant cette structure sont invalidées Réaffecter racine: la structure séectionnée devient la racine Affiner: divise la structure en deux Structure activée: active le comportement hiérarchique Geler longueur: préservation de la longueur des structures Align. auto:alignement du pivot de la structure sur son enfant activé Etirer: type d'étirement à appliquer lorsque Geler n'est pas actif, Axe X, Y, Z choix de l'axe d'étirement

• Cliquer [LBM]/déplacer/cliquer [LBM] dans une vue pour créer les structures de la chaîne successivement (chaque nouvelle structure est fille de la précédente), cliquer [LBR] pour terminer, ceci crée une dernière structure qui sert d'extrémité pour les solutions CI
• Pour les structures à embranchement (bras attachés au tronc par exemple)
  • Créer la chaîne principale et la terminer
  • Repasser en mode création de structures
  • Cliquer sur la structure origine de l'embranchement et continuer la nouvelle chaîne

Solutions CI

Les solutions CI sont des contrôleurs spécialisés qui appliquent des solutions CI de manière procédurale à un intervalle d’images.

Une solution CI crée une solution de cinématique inverse afin de faire pivoter et positionner les liens d’une chaîne. Elle applique un contrôleur CI afin de gouverner les transformations des enfants dans une liaison.

Il en existe plusieurs types:

• DH (dépendante d’historique): animation de séquences courtes, de machines
• IH (indépendante d’historique): animation de personnages, de séquences longues, on peut définir plusieurs chaînes dans la même hiérarchie (2 chaînes dans une structure de jambe permettent de gérer la cheville). Chaque image nécessite le même temps de calcul (pas d'historique), et la méthode reste stable.
• CI spline: la courbure de la chaîne suit une spline que l'on manipule grace à des contrôles.
• CI membre: pour les moteurs de jeux, elle s'applique à des chaînes composées de 2 structures (bones) seulement et est donc trés rapide à calculer.

Création

• Sélectionner la racine de la hiérarchie
• Choisir une solution CI: Menu Animation > Solutions CI > ...
• Cliquer sur l'objet de la hiérarchie qui sera l’extrémité de la chaîne CI

Création: Cliquer sur la structure racine Drag and drop sur la structure extrémité	Affichage de la chaîne CI et de son but (ici en blanc)	Déplacement du but

Fonctionnement

Réglages

Les paramètres des solutions CI peuvent être ajustés via:

• le panneau Mouvement: activation ou non de la solution, angle de pivot du plan de la solution, angles de torsion pour la solution spline etc.
• le panneau Hiérarchie: activation et limitation des connexions en rotations (angle limite entre 2 structures, angle préféré)

CI Spline

La solution CI spline utilise une spline pour déterminer l'articulation d'une hiérarchie d'objets. En déplaçant les contrôles de la spline (quelques uns suffisent, même pour des chaînes ayant un grand nombre de structures) on obtient une animation de la chaîne qui suit la courbure de la spline sans que ses composants soient déformés. Ce type de solution - contrairement aux autres - n'utilise pas de but.

Une solution CI spline peut être appliquée:

• lors de la création des structures
  • panneau Créer > Systèmes > Structures
  • Sélectionner Solution CI Spline dans le panneau déroulant, et cocher Affecter à enfants, Affecter à racine
  • Créer la chaîne de structures, et lorsqu'elle est terminée ([RBM]) la boîte de dialogue CI Spline s'affiche:

    Nom CI: nom de la solution CI Création spline auto: crée automatiquement la spline en fonction des paramètres de cette boîte de dialogue Type de courbe: Bézier: spline de Bézier standard Point NURBS: courbe de points NURBS, où tous les contrôles se trouvent sur la courbe CV NURBS: courbe CV NURBS, où tous les contrôles ne se trouvent pas forcément sur la courbe Nombre de noeuds de la spline: nb de contrôles de la spline, par défaut égal au nombre de structures, mais il est plus judicieux d'en avoir le moins possible (au max nb structures/2) Créer assistants: assistants permettant de visualiser et manipuler les contrôles Les assistants peuvent être représentés par un marqueur central (forme de X), un repère trois axes, une croix, une boîte Tailledéfinit la taille des assistants

  • -> une spline est créée avec les paramètres choisis et elle suit au mieux les courbures de la chaîne de structures
• après la création des structures:
  • Créer un spline (ou une NURBS), à laquelle il est possible d'appliquer un modificateur Contrôle CI spline afin d'ajouter un assistant à chacun de ses sommets
  • Sélectionner la structure racine
  • menu Animation > Solutions CI > Solution CI spline
  • Cliquer sur la structure extrémité de la chaîne
  • Cliquer sur la spline

    Création CI	CI Spline appliquée	Déplacement des contrôles

  • -> la structure vient épouser la forme de la spline, la structure racine est contrainte en position sur le premier contrôle de la spline

Skinning

On appelle skinning le fait de déformer une surface en fonction des mouvements d'un hiérarchie sous-jacente. La plupart du temps on utilise cette méthode pour animer la peau de personnages au-dessus de leur squelette.

Le modificateur Peau

La façon la plus simple de gérer le skinning est d'utiliser le modificateur Peau. Il permet de déformer un objet (maillage, surface NURBS) à l’aide d’un autre objet (structure, spline, objet quelconque).

Utilisation

Créer un maillage
Créer une structure bien positionnée à l'intérieur du maillage
Appliquer le modificateur Peau au maillage, puis cliquer sur Ajouter dans les paramètres du modificateur pour associer les structures en les sélectionnant
Ainsi lorsque l'on anime la structure, le maillage suit et est déformé en conséquence

Réglage des paramètres de la Peau

Lorsque l'on ajoute les structures, le modificateur Peau crée une enveloppe en forme de capsule autour de l'axe le plus long pour chacune d'elles. Ces enveloppes peuvent être éditées individuellement afin d'ajuster au mieux l'attachement des sommets du maillage contenus dans l'enveloppe à la structure sous-jacente.

Editer enveloppes: mofifier les enveloppes et les poids des sommets Sélectionnerfiltres de sélection Ajouter Supprimer: inclure ou supprimer des structures dans la liste des structures sous-jacentes Ajouter Supprimer des sections croisées: Ajouter ou supprimer des sections croisées supplémentaires Rayon: redimensionnement de la section croisée sélectionnée Ecraser: réduction ou augmentation du volume d’écrasement appliqué à une structure lorsque celle-ci est étirée en désactivant l’option Geler longueur et en activant l’option Ecraser Absolu/Relatif: façcon de calculer le poids des sommets séparant les limites intérieures et extérieures des enveloppes; en absolu, un sommet appartenant à plusieurs enveloppes externes se voit attribuer plusieurs poids dont la somme est 100%; en relatif, le poids total d'un sommet n'atteint 100% que s'il est partagé entre plusieurs enveloppes dont les dégradé atteignent au moin 100% ou s'il est à l'intérieur d'une enveloppe interne Visibilité envelope: par défaut seule l'enveloppe de la structure en cours d'édition est visible, ce bouton permet de maintenir la visualisation des autres enveloppes Atténuation: courbe d’atténuation de la zone comprise entre les limites intérieures et extérieures de l’enveloppe Copier Coller: copier / coller de la taille et la forme de l'enveloppe sélectionnée sur une autre structure Effet abs.modifie le poids absolu des sommets sélectionnés; Rigide implique que les sommets sélectionnés sont uniquement influencés par la structure prépondérante ; Poignées rigides implique que seule la structure offrant la plus grande influence affecte les poignées des sommets du carreau sélectionné; Normaliser impose au poids total de chaque sommet sélectionné d'atteindre 1.0 Exclure sommets; exclut les sommets sélectionnés de l'influence de la structure courante Inclure sommets: intègre les sommets sélectionnés dans la zone d'influence de la structure courante Sélectionner Exclure sommets: prend les sommets actuellement exclus et les sélectionne Table Poids: affiche un tableau permettant de consulter et de modifier le poids de toutes les structures du squelette Ancrer sommets sélect.ancre le poids du sommet sélectionné. Les modifications apportées aux enveloppes n'affectent pas les poids ancrés Toujours déformer désactiver cette option permet de modifier la relation de transformation entre structures et sommets initialisée lors de l'application du modificateur Image réf. spécification de l’image dans laquelle la position de la structure et du maillage correspond à une position de référence Sommets de transformation arrière permet de lier le maillage à la structure, coché par défaut Sommets rigides (Tous) fait en sorte que les sommets sont affectés à une structure uniquement Poignées carreau rigides (Toutes)sur un modèle de type carreau, force les poids des poignées de carreau à être égal au poids des noeuds. Limite d'affectation structure nombre max de structures pouvant affecter un sommet Boutons de réinitialisation réaffectation des poids calculés lors de l'application du modificateur Enregistrer/Charger enregistrement/chargement de fichiers d'enveloppes .env Gizmos ajouter un gizmo à un ensemble de sommets et de structures permet de déformer le maillage selon l'angle de connexion (influence à la fois structures parents et enfants), selon l'angle de renflement (uniquement les enfants) ou l'angle d'interpolation (parents et enfants); voir la doc 3DSMax pour plus de détails

-> Max 4: Animation de personnages

• Didacticiel 11: Mise en place de structures
• Didacticiel 12: Configuration de la cinématique inverseDidacticiel 13: Utilisation des modificateurs de peau et d'élasticité
  • Utilisation des modificateurs de peau
• Didacticiel 14: Animation d'un personnage
  • Animation d'une série de pas

-> Max 6: Didacticiel pour les professionnels de l'animation de personnages

• Introduction au montage de personnages
• Animation d'un personnage
  • Animation d'un cycle de marche

-> Max 7: Didacticiel Animation de personnages

• Animation de personnages sans Biped
  • Introduction au montage de personnages
  • Animation d'un personnage
    • Animation d'un cycle de marche