Avant de construire une hiérarchie, aussi petite soit-elle, vous devez prendre quelques minutes pour mettre au point une stratégie. Le choix de la racine et la manière dont les branches se déploient vers les objets feuille auront des conséquences déterminantes sur l'utilité du modèle.
La stratégie permettant de lier des objets pour former une hiérarchie peut se résumer à deux grands principes :
- La hiérarchie suit une progression logique du parent vers l'enfant.
- Les objets parents se déplacent moins que leurs descendants.
En respectant ces deux principes, les possibilités de lier les objets sont quasi illimitées . Si vous savez comment vous comptez utiliser la hiérarchie, tout devrait bien se passer.
Progression du parent vers l'enfant
La progression du parent vers l'enfant signifie que les liens ne sautent pas irrégulièrement d'un objet à un autre. Lorsque deux objets se touchent, il vaut mieux que leur lien soit de parent à enfant. Rien ne vous empêche de lier un corps dans l'ordre suivant : cuisse->pied->tibia->taille. Toutefois, cette stratégie s'avérerait probablement très regrettable pour la suite de votre travail. Vous auriez en effet de grandes difficultés à trouver le moyen de transformer un objet lié de façon aussi étrange. La progression logique serait plutôt : pied->tibia->cuisse->taille.
Utilisation de hiérarchies multiples
Au lieu de construire une chaîne de structures unique allant d'une hanche à un orteil, vous pouvez construire une chaîne de la hanche à la cheville ainsi qu'une deuxième chaîne indépendante allant du talon à l'orteil. Il suffit ensuite de lier les chaînes pour former un assemblage complet de la jambe.
Comme elles sont liées entre elles, les chaînes de la jambe et du pied peuvent être considérées comme formant une chaîne unique. Cependant, de la façon dont vous les animez, chaque chaîne est traitée séparément, ce qui permet de contrôler avec précision les différents éléments.
Ce type de disposition des chaînes de la jambe et du pied permet notamment de conserver le pied au sol tout en pliant la jambe. Il permet également un contrôle indépendant de la rotation du pied en le faisant pivoter sur le talon ou l'orteil, ce qui permet ensuite de plier le genou.
Les parents se déplacent moins que les descendants
En raison de la façon dont sont transmises les transformations, des ajustements mineurs sur un objet parent peuvent vous amener à modifier tous ses descendants. L'approche relationnelle classique consiste à prendre pour objet racine celui qui se déplace le moins. Les objets qui sont près de la racine se déplacent très peu et les objets feuille sont ceux qui se déplacent le plus.
Cela est particulièrement vrai lorsque vous reliez des structures articulées, telles que des corps ou des mécanismes, ou lorsque vous souhaitez associer la hiérarchie à l'utilisation de la cinématique inverse.
L'exception à cette règle est lorsque l'objet racine fait office d'élément moteur. Dans ce cas, tous les descendants se laissent porter. Prenons, par exemple, un plateau rempli d'objets qui se déplace sur un tapis roulant. Tous les objets doivent normalement être les enfants du plateau et pourtant, celui-ci se déplace beaucoup plus que les autres objets.
Choix de la racine d'une hiérarchie
Voici la question à laquelle il convient de répondre pour trouver l'objet susceptible de constituer l'objet racine le plus approprié :
Est-ce que tous les autres objets de la hiérarchie doivent se déplacer si je déplace tel objet?
- Si la réponse est " presque toujours ", l'objet en question peut éventuellement être choisi comme objet racine. Un torse, le pied d'une lampe ou le tronc d'un arbre constituent des exemples de ce type d'objet.
- Si la réponse est " rarement ", l'objet en question est probablement un objet enfant. Les feuilles d'un arbre, les mains ou un abat-jour sont des exemples de ce type d'objet. Si vous bougez la main d'un personnage, par exemple, son torse doit rester immobile.
Lorsque vous avez identifié plusieurs objets susceptibles de servir d'objet racine, vous pouvez procéder à un examen plus détaillé. Utilisez les critères suivants pour choisir l'objet racine dans votre hiérarchie :
- Le déplacement de l'objet racine produit généralement un effet marqué sur tous les autres objets de la hiérarchie.
- A l'inverse, l'objet racine est rarement affecté par le déplacement des autres objets de la hiérarchie.
- L'objet racine est rarement animé. Il est essentiellement déplacé ou tourné pour placer la hiérarchie au bon endroit dans la scène.
- L'objet racine est placé à proximité du centre de gravité virtuel de la hiérarchie.
L'objet qui répond au mieux aux critères énoncés ci-dessus est votre objet racine. Vous devez alors créer votre hiérarchie en définissant les autres objets comme descendants de l'objet racine.
Liaison des objets en cinématique inverse
La cinématique inverse (CI) utilise l'objet enfant comme "moteur d'entraînement" de l'animation. Elle est plus exigeante car les calculs sont étroitement liés à la stratégie de liaison adoptée.
Deux autres principes régissent les hiérarchies de liaison en cinématique inverse :
- Les liens et les points de pivot simulent le positionnement des connexions du monde réel.
- Choisissez un objet proche du centre de la masse, ou centre de gravité, de la structure comme racine de la hiérarchie. Dans le monde réel, le centre de gravité d'un objet est le point sur un objet auquel sont appliquées les réactions aux forces externes.
1 et 2 représentent tous deux la racine des personnages.
Les deux structures sont adaptées à la cinématique avant.
La structure de droite est la mieux adaptée à la cinématique inverse.
La figure ci-dessus illustre deux méthodes de liaison de la structure d'un squelette. Toutes deux adaptées à la cinématique. La structure de droite est, toutefois, mieux adaptée à la cinématique inverse.
- L'objet racine est placé près du centre de gravité du corps.
- L'ordre dans lequel sont réalisées les liaisons est plus proche de l'ordre des connexions entre les éléments d'un corps réel.
Dans la structure de gauche, les bras et le torse sont liés au cou. Dans la structure de droite, les bras et le cou sont liés au torse, ce qui constitue une approche plus réaliste.
Création de liens entre les objets après animation
Lorsque vous liez deux objets, la liaison entre l'enfant et son parent est déterminée par leur position, rotation et échelle au moment où le lien est créé.
Imaginez que vous liez une sphère stationnaire à une boîte animée.
- Sur l'image 0, la boîte est à côté de la sphère.
- Sur l'image 50, la boîte est 20 unités plus loin.
Animation d'origine, avec balle non liée et stationnaire pendant le déplacement de la boîte.
La liaison entre la sphère et la boîte va permettre aux deux objets de se déplacer ensemble. La distance entre la sphère et la boîte est fonction de l'image à partir de laquelle le lien est établi. La liaison de la sphère sur des images différentes produit les effets suivants :
- Si le lien est créé à l'image 0, la sphère reste à côté de la boîte pendant qu'elle se déplace.
- Si le lien est créé à l'image 50, la sphère reste à une distance de 20 unités de la boîte, pendant qu'elle se déplace.
Gauche : la balle liée à l'image 0 suit la boîte sur le côté.
Droite : la balle liée à l'image 50 suit la boîte à une distance de 20 unités.
Suppression de liens entre les objets après animation
Lorsque vous supprimez le lien d'un enfant à son parent, ses transformations à l'image 0 dépendent des transformations de son parent sur l'image à laquelle le lien est rompu.
Imaginez une sphère liée à une boîte se déplaçant autour du cadran d'une montre. La boîte commence son déplacement à midi et fait le tour du cadran sur 100 images. La figure montre une boîte se déplaçant dans un cercle avec une sphère liée située au-dessus d'elle.
Animation d'origine, avec balle liée pour suivre la boîte animée.
La sphère cesse de suivre la boîte si vous la déliez. La position de la sphère est fonction de sa position, sa rotation et son échelle sur l'image sur laquelle le lien est supprimé. La suppression du lien de la sphère sur des images différentes produit les effets suivants :
- Si vous la déliez sur l'image 0, elle s'arrête à la position 12 heures.
- Si vous la déliez sur l'image 25, elle s'arrête à la position 3 heures.
- Si vous la déliez sur l'image 75, elle s'arrête à la position 9 heures.
Dans le sens des aiguilles d'une montre en partant du haut : position de la sphère non liée, respectivement aux images 0, 25 et 75.