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Gimbal lock (blocage de cardan)

Définition

Le gimbal lock, ou blocage de cardan, est un problème des rotations décrites par trois angles successifs, les angles d'Euler : dans certaines positions, deux des trois axes de rotation se retrouvent alignés, et l'objet perd un degré de liberté. Tourner autour de l'un ou de l'autre produit alors le même mouvement, et il devient impossible d'atteindre certaines orientations par un chemin simple. Le nom vient des cardans mécaniques, ces anneaux imbriqués qui portent un gyroscope : quand l'anneau du milieu pivote de 90 degrés, les deux autres se retrouvent dans le même plan. Une rotation d'Euler fonctionne de la même façon : elle applique les trois rotations dans un ordre donné, par exemple X, puis Y, puis Z, chacune modifiant le repère de la suivante. Quand la rotation du milieu atteint 90 degrés, la première et la dernière tournent autour du même axe. En animation, le gimbal lock se manifeste par des rotations qui partent dans tous les sens entre deux clés, des retournements brusques ou des courbes qui sautent de 180 ou 360 degrés dans le Graph Editor. Il touche surtout les objets qui tournent beaucoup : caméras qui filment en orbite, avions, têtes et épaules d'un personnage. Dans Blender, chaque objet et chaque os a un mode de rotation (Rotation Mode, dans les propriétés de transformation). Trois familles existent. Les modes d'Euler (XYZ, XZY, YXZ et les autres ordres) sont les plus lisibles et s'animent bien axe par axe ; choisir un ordre adapté au mouvement, avec l'axe qui tourne le plus en premier ou en dernier selon le cas, repousse le blocage. Les quaternions (Quaternion WXYZ) n'ont pas de gimbal lock et interpolent proprement entre deux orientations, au prix de valeurs moins intuitives ; ils sont le réglage par défaut des os. Le mode Axis Angle décrit une rotation par un axe et un angle. Pour corriger une animation déjà faite en Euler, le Graph Editor propose un filtre de discontinuité qui supprime les sauts de 360 degrés entre clés. Le guide sur l'animation dans Blender détaille le travail des courbes.

L'approche TURNA

TURNA calcule vos rendus Blender, en Cycles comme en EEVEE, sur 1 à 8 machines GPU en parallèle, facturées au temps réellement consommé.

Pour aller plus loin

Pourquoi utiliser Gimbal lock (blocage de cardan) avec une render farm cloud ?

Lorsque vous travaillez avec Gimbal lock (blocage de cardan) dans des projets 3D complexes, les ressources locales atteignent souvent leurs limites. Une render farm cloud permet de déléguer le calcul à des GPU loués à la demande, au lieu d'immobiliser votre propre machine pendant toute la durée du rendu.

TURNA calcule les scènes Blender, en Cycles comme en Eevee, pilotées depuis un add-on à l'intérieur de Blender. Les autres logiciels 3D ne sont pas pris en charge.

Questions fréquentes sur Gimbal lock (blocage de cardan)

Qu'est-ce que Gimbal lock (blocage de cardan) ?

Le gimbal lock, ou blocage de cardan, est un problème des rotations décrites par trois angles successifs, les angles d'Euler : dans certaines positions, deux des trois axes de rotation se retrouvent alignés, et l'objet perd un degré de liberté. Tourner autour de l'un ou de l'autre produit alors le même mouvement, et il devient impossible d'atteindre certaines orientations par un chemin simple. Le nom vient des cardans mécaniques, ces anneaux imbriqués qui portent un gyroscope : quand l'anneau du milieu pivote de 90 degrés, les deux autres se retrouvent dans le même plan. Une rotation d'Euler fonctionne de la même façon : elle applique les trois rotations dans un ordre donné, par exemple X, puis Y, puis Z, chacune modifiant le repère de la suivante. Quand la rotation du milieu atteint 90 degrés, la première et la dernière tournent autour du même axe. En animation, le gimbal lock se manifeste par des rotations qui partent dans tous les sens entre deux clés, des retournements brusques ou des courbes qui sautent de 180 ou 360 degrés dans le Graph Editor. Il touche surtout les objets qui tournent beaucoup : caméras qui filment en orbite, avions, têtes et épaules d'un personnage. Dans Blender, chaque objet et chaque os a un mode de rotation (Rotation Mode, dans les propriétés de transformation). Trois familles existent. Les modes d'Euler (XYZ, XZY, YXZ et les autres ordres) sont les plus lisibles et s'animent bien axe par axe ; choisir un ordre adapté au mouvement, avec l'axe qui tourne le plus en premier ou en dernier selon le cas, repousse le blocage. Les quaternions (Quaternion WXYZ) n'ont pas de gimbal lock et interpolent proprement entre deux orientations, au prix de valeurs moins intuitives ; ils sont le réglage par défaut des os. Le mode Axis Angle décrit une rotation par un axe et un angle. Pour corriger une animation déjà faite en Euler, le Graph Editor propose un filtre de discontinuité qui supprime les sauts de 360 degrés entre clés. Le guide sur l'animation dans Blender détaille le travail des courbes.

Comment Gimbal lock (blocage de cardan) s'utilise avec une render farm cloud ?

TURNA calcule vos rendus Blender, en Cycles comme en EEVEE, sur 1 à 8 machines GPU en parallèle, facturées au temps réellement consommé.

Calculez vos rendus Blender sur des GPU loués à la demande

TURNA répartit vos scènes Blender, en Cycles comme en Eevee, sur 1 à 8 machines GPU en parallèle. De 2,90 à 49,90 €/h selon le palier, facturés au temps réellement consommé, estimés avant le lancement. 25 € de crédits offerts à l'inscription.

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