Интерполяция движения (компьютерная графика)

Интерполяция движения — это метод программирования анимации персонажей, управляемой данными , который создает переходы между примерами движений и экстраполирует новые движения.

Примеры движений часто создаются с помощью ключевых кадров или захвата движения . Однако создание ключевых кадров трудоемко и лишено разнообразия движений, и оба процесса приводят к движениям, изменение которых требует много времени. Интерполяция движения обеспечивает гораздо более быструю альтернативу созданию новых движений теми же средствами. ^[1]

Выполнение

Раньше популярный метод моделирования движения персонажа заключался в сохранении различных движений и выборе наиболее подходящего из них во время выполнения. К сожалению, ограничения на хранение привели к повторяющимся или несовершенным результатам. Вместо этого, с помощью некоторых дополнительных вычислений, новые желаемые движения могут быть созданы путем интерполяции ранее существовавших подобных движений. Используя интерполяцию, движения можно генерировать в реальном времени, сохраняя при этом реалистичность движений примера. ^[2]

Имитированная фигура

Смоделированная фигура, которой управляют, чтобы показать движение, представлена как иерархическое соединение жестких связей посредством суставов. Корень иерархии имеет шесть степеней свободы: три степени для положения фигуры и три степени для вращения фигуры. Этого представления достаточно, поскольку, зная только степени каждого сустава и корня, фигуру можно отобразить в любой момент. ^[1]

Интерполяция

Предположим, что для желаемого движения «ходьба» существуют два примера движений, которые передают разные настроения (например, счастье и грусть). Счастливое движение ходьбы может характеризоваться тем, что моделируемая фигура находится в вертикальном положении, а ее походка является энергичной и быстрой. Печальная ходьба может характеризоваться сутулой позой и медленной походкой. ^[1]

Чтобы интерполировать эти движения, они должны иметь каноническую форму. Это означает, что их времена должны быть общими, чтобы важные структурные события происходили одновременно. Более подробно, два примера движений при ходьбе могут различаться во времени: счастливая прогулка описывается как быстрая, а грустная — как медленная. Однако масштабирование их промежутков времени для обеспечения эквивалентности недостаточно для интерполяции. Это потому, что медленная ходьба — это не просто продолжение счастливой ходьбы. этих движений должны быть Ключевые кадры цикла ходьбы выровнены так, чтобы в заданный общий момент времени оба движения совершали точечный контакт вперед. ^[1]

Для нейтрального движения ходьбы, которое не является ни счастливым, ни грустным (или в равной степени), соответствующие степени свободы существующих движений используются для интерполяции. В результате создается кортеж степеней свободы для моделируемой фигуры, идущей нейтральным шагом в стандартное время. В качестве альтернативы, если бы настроение моделируемой фигуры в реальном времени изменилось со счастливого на грустное, на интерполяцию больше повлияло бы счастливое движение ходьбы в начале перехода. Ближе к концу перехода на интерполяцию будет больше влиять печальное движение ходьбы, пока фигура просто не начнет ходить грустным движением ходьбы. ^[1]

Переход между двумя типами движений (например, ходьбой и бегом) включает интерполяцию скоростей. Это обеспечивает плавный переход. Переход между двумя типами движений требует либо общих временных рамок, в которых оба типа движений имеют структурное сходство, либо серии движений с переходными периодами, которые в конечном итоге достигают желаемого типа движения. ^[1]

Обратная кинематика

Обратная кинематика может использоваться с интерполяцией движения в реальном времени для создания взаимодействия с виртуальной средой. Как упоминалось выше, существует необходимый процесс аннотирования примеров движений со значительными структурными событиями. Эти аннотации позволяют преобразовать время в общее время. Однако эти аннотации также можно использовать для указания периодов, в которых следует использовать обратную кинематику. Например, во время контакта с передней точкой в цикле ходьбы следует включить кинематические ограничения, чтобы ступня моделируемой фигуры находилась на одном уровне с полом виртуальной среды. ^[1]

Поиск соответствующих ходатайств

Для больших наборов примеров движений процесс поиска соответствующих результатов не является тривиальным. Поэтому были разработаны методы извлечения движений на основе логических сходств и объединения этих результатов в непрерывное ветвящееся пространство движений, в котором можно осуществлять поиск. ^[3]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Роуз, Чарльз (сентябрь 1998 г.). «Глаголы и наречия: многомерная интерполяция движения» . www.vuse.vanderbilt.edu . Проверено 14 декабря 2016 г.
^ Уайли, Дуглас (ноябрь 1997 г.). «Интерполяционный синтез движения шарнирной фигуры» (PDF) . www.computer.org . Проверено 14 декабря 2016 г.
^ Ковар, Лукас (2004). «Параметризация движений в больших наборах данных» . Research.cs.wisc.edu/ . Проверено 14 декабря 2016 г.

[ref1-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Роуз, Чарльз (сентябрь 1998 г.). «Глаголы и наречия: многомерная интерполяция движения» . www.vuse.vanderbilt.edu . Проверено 14 декабря 2016 г.

[ref2-2] Уайли, Дуглас (ноябрь 1997 г.). «Интерполяционный синтез движения шарнирной фигуры» (PDF) . www.computer.org . Проверено 14 декабря 2016 г.

[ref3-3] Ковар, Лукас (2004). «Параметризация движений в больших наборах данных» . Research.cs.wisc.edu/ . Проверено 14 декабря 2016 г.

[1]

[2]

[3]