3 janvier 2013 | Québec
Articulations, squelette, contrôles et mouvements permettent de transformer un modèle 3D en personnage capable de prendre vie
Créer un personnage en 3D ne suffit pas à l’animer. Avant qu’il puisse marcher, tourner la tête, lever un bras ou adopter une pose, il faut d’abord lui donner une structure capable de contrôler ses mouvements.
C’est là qu’interviennent notamment la cinématique directe et la cinématique inverse, deux approches utilisées pour contrôler les articulations d’un personnage ou d’un objet articulé dans l’animation 3D.
Dans le programme de Conception, modélisation et animation 3D – NTL.0Z du Collège CDI, ces notions sont abordées dans plusieurs cours consacrés à l’animation et au rigging. Le plan couvre notamment la création de structures squelettiques, l’articulation des membres, les points de pivot, la cinématique directe et inverse, les contraintes, les paramètres de masse ainsi que les cycles de marche.
Pourquoi un personnage 3D a-t-il besoin d’un squelette?
Un modèle 3D est d’abord une géométrie. Pour le déplacer de manière structurée, il faut créer une structure squelettique qui permettra d'accéder aux différentes parties.
Dans le cours Animation 3D : rigging et rendu de personnages, les étudiants travaillent notamment sur la configuration squelettique, les articulations et les mouvements du corps, ainsi que sur la création de structures pour différents membres et pour des personnages complets.
Cette étape constitue la base du rigging, qui prépare le modèle pour qu’il puisse être posé et animé.
👉 Découvrez également : Rigging et animation : donner vie aux personnages en 3D
Qu’est-ce que la cinématique directe?
La cinématique directe, ou forward kinematics, consiste à contrôler une chaîne d’articulations en intervenant successivement sur ses différentes parties.
Un mouvement du bras peut, par exemple, nécessiter de travailler à partir d’une articulation située plus haut dans la chaîne avant d’ajuster les articulations suivantes.
Le cours Techniques d’animation 3D aborde les principes de la cinématique directe ainsi que la rotation autour de points de pivot.
Cette méthode offre donc un contrôle progressif de la position et de l’orientation des différentes parties d’un personnage.
Qu’est-ce que la cinématique inverse?
La cinématique inverse, ou inverse kinematics, adopte une logique différente.
Plutôt que de déplacer successivement toutes les articulations d’une chaîne, l’animateur peut déterminer la position d’une extrémité et laisser le système calculer la manière dont les articulations intermédiaires doivent s’organiser.
Cette approche est particulièrement utile pour certaines actions où une extrémité doit rester à un endroit précis, par exemple lorsqu’un pied doit rester en contact avec le sol.
Le programme aborde explicitement la cinématique directe et inverse dans ses cours d’animation 3D et de rigging.
Cinématique directe ou inverse : faut-il choisir une seule méthode?
Ces deux techniques ne remplissent pas exactement la même fonction. Selon le mouvement à produire, l’une peut s’avérer plus adaptée que l’autre.
L’animation d’un personnage demande donc de comprendre comment les articulations sont reliées entre elles et comment différents contrôles peuvent influencer leurs mouvements.
Le cours consacré au rigging approfondit cette logique en abordant les contraintes de points, de vecteurs et d’orientation, ainsi que la liaison entre la structure squelettique et la géométrie du modèle.
Quel rôle jouent les articulations et les points de pivot?
Les articulations déterminent les endroits où différentes parties du personnage peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres.
Les points de pivot jouent eux aussi un rôle important puisqu’ils influencent la manière dont un élément tourne. Le programme aborde leur rotation ainsi que le contrôle de la direction, de l’orientation et des mouvements des différentes composantes d’un personnage.
Le placement et le contrôle de ces éléments doivent donc tenir compte de la manière dont le personnage est censé bouger.
Comment le squelette fait-il bouger la géométrie?
Créer une structure squelettique ne suffit pas : elle doit également être reliée au modèle.
Le cours de rigging aborde la liaison rigide et lisse, les paramètres de poids ainsi que la greffe des structures squelettiques sur la géométrie.
La répartition des masses détermine notamment la manière dont les différentes zones du modèle réagissent lorsqu’une articulation se déplace. Cela contribue à éviter que les mouvements ne provoquent des déformations incohérentes.
👉 Découvrez également : Anatomie et création de personnages : comprendre le corps pour mieux animer en 3D
Pourquoi le cycle de marche est-il important?
Faire marcher un personnage constitue un excellent exemple de la coordination nécessaire entre le squelette, les articulations et l’animation.
Le programme aborde l’analyse du déplacement par la marche, la décomposition du cycle de marche, son animation et l’ajout d’éléments de personnalité. Le cours de rigging aborde également le cycle de marche parmi ses sujets.
Un mouvement crédible doit prendre en compte le poids, la cadence, l’équilibre et les relations entre les différentes parties du corps.
La marche constitue donc un exercice particulièrement révélateur de la manière dont la technique et l’observation du mouvement se rencontrent en animation.
Du modèle statique au personnage animé
La cinématique directe et inverse s’inscrit dans un processus beaucoup plus large. Avant de pouvoir animer un personnage, il faut notamment le concevoir, le modéliser, créer sa structure squelettique et préparer les contrôles nécessaires.
Dans le programme de Conception, modélisation et animation 3D – NTL.0Z, ces étapes sont réparties entre plusieurs cours qui abordent la modélisation de personnages, l’animation 3D, le rigging et l’animation avancée.
Comprendre la cinématique permet ainsi de saisir l’un des principes fondamentaux de l’animation d’un personnage : transformer une structure articulée en mouvements contrôlés et cohérents.
Foire aux questions
1. Quelle est la différence entre la cinématique directe et la cinématique inverse?
La cinématique directe contrôle progressivement les articulations d’une chaîne, tandis que la cinématique inverse permet de positionner une extrémité et de déterminer ensuite la configuration des articulations qui la relient au reste de la structure.
2. Quel est le lien entre le rigging et la cinématique?
Le rigging consiste notamment à créer et à configurer la structure qui permettra d’animer un personnage. La cinématique directe et inverse fait partie des techniques permettant ensuite de contrôler les articulations de cette structure.
3. La cinématique directe et inverse est-elle abordée dans le programme de Conception, modélisation et animation 3D – NTL.0Z?
Oui. Le plan de cours aborde ces deux techniques dans les cours consacrés aux techniques d’animation 3D ainsi qu’au rigging et au rendu de personnages.
Pour aller plus loin
👉 Animation 3D : comprendre le domaine et ses perspectives
👉 Animation 3D : comprendre le mouvement et donner vie aux créations
👉 Modélisation 3D : construire des personnages, des objets et des environnements
👉 En savoir plus sur le programme de Conception, modélisation et animation 3D – NTL.0Z du Collège CDI
