Systèmes musculaires 3D

Projet dans le cadre du Master 2ème année
2006/2007 à l’IUP Arts et Technologies de l’image de
l’Université de Paris 8
Etudiant : Jérôme Bietrix
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Systèmes musculaires 3D
I/ Introduction.
II/ Etat de l’art et avancées des systèmes musculaires 3d basés sur l’anatomie
humaine.
1/ Les premières méthodes de simulation.
A/ Cage de déformation.
B/ FEM, the Finite Element Methode.
C/ Systèmes neuronaux combiné au système musculaire.
2/Evolution des techniques pour la création de systèmes musculaire.
A/ Les muscle Fusiformes.
B/ Les systèmes musculaires actuel.
III/ Utilisation des systèmes musculaires et mise en pratique.
1/ Le projet personnel.
A/ cgMuscle.
B/ Les créatures imaginaires.
C/ Modélisation, texturing, Zbrush des créatures.
D/ Setup d’animation et mise en place des systèmes musculaires.
2/ Utilisation des systèmes musculaires dans les domaines professionnels.
3/ Conclusion.
IV/ Bibliographie et références.
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I/ Introduction.
La simulation de l’être humain est un important sujet de recherche en Infographie. Plusieurs
catégories d’applications justifient cet intérêt: la production de film d’animation, et le
développement d’environnements virtuels.
Les systèmes musculaires sont là pour répondre à un besoin d’amélioration du réalisme du
mouvement humain ou autres. Etant donné la complexité du corps humain, on peut dire que le
réalisme du mouvement à besoin d’être amélioré non seulement du point de vue des
articulations mais aussi sur le plan de la déformation du corps. Les systèmes musculaires
proposent une méthode basée sur des concepts anatomiques pour simuler les êtres vivants en
partant du principe que, plus le modèle est proche de la réalité, meilleurs seront les résultats
obtenus. La représentation virtuel réaliste d’une créature si on la divisait en couche
s’obtiendrai en trois couches : la conception de la partie rigide du corps à partir d’un squelette,
la conception et la déformation des muscles basées sur des concepts physiques, et la
génération de la peau. Autrement dis, la modélisation réaliste du squelette rigide de la
créature par rapport à sont squelette d’animation 3d, le placement des muscles sur le squelette
rigide et la peau modélisé par dessus dont le skinning sera déformé par les muscles. Ces
derniers sont représentés par leur surface externe nurbs ou polygonale et la déformation est
produite à partir des données provenant des actions des muscles et d’un modèle masse-ressort
appliqué sur la surface du muscle. Les muscles déforme ensuite le skinning par leur
mouvements, c’est ainsi que fonctionne les systèmes musculaires actuel.
De plus en plus utilisé dans le domaine professionnel de la 3d pour leurs multiples intérêt,
nous allons désormais voir comment les systèmes musculaires ont évolué dans le temps et
dans quel but il ont aujourd’hui utilisés dans la 3d.
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II/ Etat de l’art et avancées des systèmes musculaires 3d basés sur l’anatomie
humaine.
1/ Les premières méthodes de simulation.
A/ Cage de déformation.
Les premiers systèmes musculaires apparut en 3d fonctionnaient par cage de déformation
appliqué au skinning de l’objet. Ce fut le cas du système musculaire présenté au Siggraph en
1989 par John E. Chadwick, David R. Haumann et Richard E. Parent, du Departement of
Computer and Information Science de l’Université de l’Ohio. A la base de la déformation
musculaire, les FFD, Free Form Deformation, les cage déformation de bézier tridimensionnel
qui joue le rôle du « squash and stretch » des muscles, c’est à dire de leurs compressions, de
leurs étirements. L’action des muscles étant automatique et défini par contrainte au squelette
d’animation.
Les FFD jouent le rôle de muscles abstraient qui déforment le « skin » de l’objet c’est a dire
son maillage 3d qui lui fait office de peau. Les muscles sont régit par des algorithmes
d’élasticité et de contraction qui déforme le skin quand celui ci est animé. Dans la réalité
cependant ce sont les muscle qui agissent sur le squelette et lui permette de ce mouvoir, dans
le cas de la 3d et de l’animation la logique est inversé, c’est le squelette de « joint », qui
permet d’animer l’objet 3d et qui créer la résultante de la flexion du muscle.
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