D'un squelette géométrique à un squelette d'animation

Grégoire Aujay

Mémoires D'étudiants -- Hal-Inria+ Année : 2006

D'un squelette géométrique à un squelette d'animation

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Grégoire Aujay

Fonction : Auteur
PersonId : 836265

Virtual environments for animation and image synthesis of natural objects

Résumé

Afin d'animer un personnage ou un animal virtuel en trois dimensions (représenté sous forme de surface maillée), la méthode la plus couramment utilisée consiste à créer une représentation hiérarchique des articulations principales, appelée squelette d'animation. Chaque articulation du squelette peut être déplacée individuellemment ; le squelette est alors déformé par cinématique directe ou inverse, et le modèle 3D de l'enveloppe externe est ensuite lui-même déformé autour de celui-ci. L'utilisation du squelette améliore et simplifie considérablement la génération d'animations de modèles 3D, mais souffre de plusieurs limitations. La principale concerne la construction du squelette : il n'existe actuellement aucune méthode de calcul automatique d'un squelette pour l'animation, et la pose de celui-ci se révèle être une tâche longue et fastidieuse. En fait, les techniques existantes de construction automatique d'un squelette géométrique ne conviennent pas réellement au domaine de l'animation, car les squelettes ne sont pas positionnés de manière anatomiquement adéquate, ce qui génère des animations non réalistes. Parmi les squelettes géométriques proposés, ceux représentés sous forme de graphes topologiques noeuds-arêtes [2] sont néanmoins intéressants, car leur structure se rapproche de celle d'un squelette d'animation. Il convient néanmoins de choisir de manière astucieuse la définition d'un tel graphe, afin que d'une part il ne soit pas trop complexe pour les modèles étudiés, et que d'autre part sa structure se rapproche le plus possible de celle d'un squelette d'animation. Nous pensons qu'un graphe de Reeb défini par rapport à la fonction de Morse moyennée proposée dans [5] peut convenir pour résoudre ce problème. Les trois problèmes qui restent alors posés sont : * la modification du graphe (ajoût/suppression de noeuds et d'arêtes) pour correspondre au graphe du squelette d'animation ; * le plongement de ce graphe dans R³ pour que le squelette soit géométriquement placé au même endroit que le squelette d'animation ; * la définition des hiérarchies entre les noeuds du graphe. Le but de ce stage est de transformer un tel squelette géométrique en un squelette d'animation, de manière automatique ou semi-automatique. L'équipe EVASION dispose de nombreux squelettes d'animation de référence, créés à la main pour des modèles de quadrupèdes [6]. Le squelette géométrique de départ correspond à un plongement dans R³ d'un graphe de Reeb, calculé en temps O(n log n) [3]. Le plongement proposé au départ est celui décrit dans [4]. Le stagiaire développera en C/C++ et utilisera la bibliothèque CGAL. L'interface de visualisation sera réalisée sous OpenGL. Les programmes écrits permettront éventuellement la création d'un plugin Maya [1].