La cinématique inverse (CI) est une méthode d'animation qui inverse la direction de la manipulation de chaînes. Plutôt que de fonctionner à partir de la racine de l'arbre, elle fonctionne à partir des feuilles.
Utilisation de CI pour animer une jambe
Prenons l'exemple d'un bras. Pour animer un bras à l'aide de la cinématique avant, vous faites pivoter la partie supérieure du bras en l'éloignant de l'épaule, puis faites pivoter l'avant-bras, la main du poignet et ainsi de suite en ajoutant des clés de rotation pour chaque objet enfant.
Pour animer le bras à l'aide de la cinématique inverse, vous déplacez un but qui positionne le poignet. La solution CI fait pivoter la partie supérieure du bras et l'avant-bras en déplaçant le point de pivot du poignet, appelé effecteur d'extrémité, vers le but.
Dans le cas d'une jambe, par exemple, le pied est contraint au sol par le but. Si vous déplacez le bassin, le pied reste en place puisque le but n'a pas bougé ; ceci entraîne la courbure du genou. La totalité de l'animation est contenue dans des images clé pour le but et la racine, sans qu'aucune clé ne soit appliquée aux objets de chaîne individuels.
La cinématique inverse permet de définir et de réaliser rapidement des animations complexes. La procédure de base comprend :
- Construire un modèle. Il peut s'agir d'une structure articulée, de plusieurs pièces ou d'une surface continue unique.
- Liez le modèle articulé et la définition de points de pivot, comme décrit à la rubrique Hiérarchies.
Pour un modèle à surface continue, créez une structure Squelette ou utilisez un bipède pour animer la peau d'un personnage.
- Application des solutions CI à la hiérarchie articulée. Vous choisirez sans doute de créer plusieurs chaînes CI de part et d'autre de la hiérarchie plutôt qu'une seule. Vous pouvez également créer plusieurs hiérarchies indépendantes plutôt que de lier tous les éléments dans une seule hiérarchie volumineuse. Pour une animation simple en cinématique inverse, vous pouvez utiliser la CI interactive, sans appliquer de solution CI.
- Définition du comportement des connexions aux points de pivot et définition des limites ou angles optimaux selon la solution CI utilisée. Vous pouvez configurer ici des connexions en translation ou des connexions pivotantes.
Vous aurez peut être aussi besoin de déplacer la racine de la hiérarchie et vous voudrez ajouter des objets de contrôle tels que des factices ou des points.
- Animer le but (dans le cas d’une HI Solver or
solution CI membre) ou l’effecteur d’extrémité (dans le cas d’une solution DH). Cela permet d'animer tous les composants de la chaîne CI.
Il est également possible d'appliquer des contraintes aux buts, aux objets de contrôle ou à la racine d'une chaîne.
Vous pouvez référencer en externe les chaînes CI de votre scène. Une chaîne CI XRéf se comporte de la même façon qu'une chaîne non XRéf, sauf qu'il est impossible de recibler son contrôleur Xréf une fois dans la scène supérieure. Pour plus d'informations, reportez-vous à la rubrique Objets Xréf.
Objets de contrôle pour faciliter la cinématique inverse
Vous pouvez lier un but ou des effecteurs d'extrémité à des points, des splines ou des objets factices servant de contrôles rapides pour la translation et la rotation de l'extrémité de la chaîne. Ces objets de contrôle peuvent aussi être liés les uns aux autres ou contrôlés à l'aide de contraintes. Vous pouvez également utiliser la mise en relation des paramètres pour créer des relations entre ces objets de contrôle.
Vous pouvez mettre en relation des objets de contrôle aux assistants de manipulateur ou aux attributs personnalisés, créant ainsi une interface à laquelle il est facile d'accéder pour le modèle animable.
Vous pouvez ajouter des contrôles supplémentaires pour manipuler les éléments au milieu de la chaîne.
Différences entre la cinématique avant et la cinématique inverse
La cinématique avant utilise une méthode décroissante. Vous commencez en effet par placer et faire pivoter les parents, puis descendez dans la hiérarchie pour positionner et faire pivoter chaque enfant.
Les principes de base de la cinématique sont les suivants :
- La liaison hiérarchique s'effectue de parent à enfant.
- Les points de pivot définissent les connexions entre les objets.
- Les enfants héritent des transformations des parents.
Ces principes sont relativement souples. Tant que les objets sont liés entre eux et que les pivots sont situés à des points de connexion, il est facile d'animer la structure.
La cinématique inverse (CI) emploie une méthode de contrôle fondée sur le but. Vous placez un objet but et 3ds Max calcule la position et l'orientation de l'extrémité de la chaîne. La position finale de la hiérarchie une fois les calculs effectués est appelée solution CI. Plusieurs types de solution CI peuvent être appliqués à une hiérarchie.
La cinématique inverse démarre avec une liaison et un point de pivot en tant que base puis ajoute les principes suivants :
- Vous pouvez limiter les connexions à l'aide de propriétés de positionnement et de rotation spécifiques.
- La position et l'orientation des parents sont déterminées par celles des enfants.
En raison de l'ajout de ces contraintes, la cinématique inverse nécessite une réflexion plus approfondie sur la manière de lier les objets et de placer les pivots. Si, dans le cadre de la cinématique, les solutions pour lier les objets sont multiples et variées, elles le sont beaucoup moins avec une approche CI.
La cinématique inverse est souvent plus facile à employer que la cinématique et permet de créer rapidement des animations complexes. Si vous devez éditer ces animations ultérieurement, il peut être plus simple de réviser l'animation si vous utilisez CI. C'est aussi la meilleure manière de simuler le poids dans une animation.