Jump to content

Скелетная анимация

(Перенаправлено с «Такелаж (анимация)) »
Суставы или кости (зеленые), используемые для изображения руки. На практике сами суставы часто скрываются и заменяются более удобными для пользователя объектами или просто становятся невидимыми. В этом примере из проекта Blender с открытым исходным кодом эти «ручки» (синего цвета) были уменьшены, чтобы сгибать пальцы. Суставы по-прежнему контролируют деформацию, но аниматор видит только ручки.

Скелетная анимация или риггинг — это метод компьютерной анимации , в котором персонаж (или другой сочлененный объект) представлен двумя частями: полигональным или параметрическим сетчатым представлением поверхности объекта и иерархическим набором взаимосвязанных частей (называемых суставами или кости и вместе образующие скелет), виртуальная арматура, используемая для анимации (позы и ключевого кадра) сетки. [ 1 ] Хотя этот метод часто используется для анимации людей и других органических фигур, он служит только для того, чтобы сделать процесс анимации более интуитивным, и тот же метод можно использовать для управления деформацией любого объекта, например двери, ложки, здания. , или галактика. Когда анимированный объект более общий, чем, например, гуманоидный персонаж, набор «костей» может не быть иерархическим или взаимосвязанным, а просто представлять собой высокоуровневое описание движения части сетки, на которую он влияет.

Техника была представлена ​​в 1988 году Надей Магненат Тельманн , Ришаром Лаперьером и Даниэлем Тельманном . [ 2 ] Этот метод используется практически во всех анимационных системах, где упрощенные пользовательские интерфейсы позволяют аниматорам управлять зачастую сложными алгоритмами и огромным количеством геометрии; в первую очередь с помощью инверсной кинематики и других «целенаправленных» методов.

Как описано в обучающей статье Джоша Петти: [ 3 ]

Риггинг дает нашим персонажам возможность двигаться. Процесс риггинга заключается в том, что мы берем цифровую скульптуру и начинаем строить скелет, мышцы, прикрепляем кожу к персонажу, а также создаем набор элементов управления анимацией, которые наши аниматоры используют, чтобы толкать и тянуть тело. вокруг.

В этом методе создается ряд костей (которые не обязательно соответствуют каким-либо реальным анатомическим особенностям), иногда также называемый такелажем в смысле существительного. Каждая кость имеет трехмерную трансформацию из позы привязки по умолчанию (которая включает ее положение, масштаб и ориентацию), а также дополнительную родительскую кость. Таким образом, кости образуют иерархию . Полное преобразование дочернего узла является продуктом его родительского преобразования и его собственного преобразования. Таким образом, перемещение бедренной кости приведет к перемещению и голени. Поскольку персонаж анимирован, кости со временем меняют свою трансформацию под воздействием какого-либо контроллера анимации. Установка обычно состоит из частей прямой и обратной кинематики , которые могут взаимодействовать друг с другом. Скелетная анимация относится к передней части кинематики оснастки, где полный набор конфигураций костей определяет уникальную позу.

Каждая кость скелета связана с некоторой частью визуального представления персонажа (сеткой ) в процессе, называемом скиннингом. В наиболее распространенном случае полигонального характера сетки кость связана с группой вершин ; например, в модели человека кость бедра будет связана с вершинами, образующими многоугольники бедра модели. Части кожи персонажа обычно могут быть связаны с несколькими костями, каждая из которых имеет коэффициент масштабирования, называемый весами вершин или смешанными весами . Таким образом, на движение кожи вблизи суставов двух костей могут влиять обе кости. В большинстве современных графических движков процесс создания скинов выполняется на графическом процессоре с помощью шейдерной программы .

В полигональной сетке каждая вершина может иметь вес смешивания для каждой кости. Чтобы вычислить окончательное положение вершины, для каждой кости создается матрица преобразования , которая при применении к вершине сначала помещает вершину в пространство кости, а затем возвращает ее обратно в пространство сетки. После применения матрицы к вершине она масштабируется по соответствующему весу. Этот алгоритм называется скинированием матричной палитры или скинированием линейного смешивания. [ 4 ] потому что набор преобразований костей (хранящихся в виде матриц преобразований ) образует палитру для выбора вершины кожи.

Преимущества и недостатки

[ редактировать ]

Сильные стороны

[ редактировать ]
  • Кость представляет собой набор вершин (или какой-либо другой объект, который что-то представляет, например ногу).
    • Аниматору необходимо контролировать меньше характеристик модели,
      • Аниматор может сосредоточиться на крупномасштабном движении,
    • Кости независимо подвижны.
  • Анимацию можно определить простыми движениями костей, а не повершинно (в случае полигональной сетки).

Слабые стороны

[ редактировать ]
  • Кость может представлять только набор вершин (или какой-либо другой точно определенный объект) и не является более абстрактной или концептуальной.
    • Не обеспечивает реалистичных мышц движений и кожи. Возможные решения этой проблемы:

Приложения

[ редактировать ]

Скелетная анимация — это стандартный способ анимации персонажей или механических объектов в течение длительного периода времени. Он обычно используется художниками видеоигр и в киноиндустрии , а также может применяться к механическим объектам и любым другим объектам, состоящим из жестких элементов и соединений.

Performance capture (или motion capture ) позволяет ускорить процесс скелетной анимации, а также повысить уровень реализма.

Установки могут управляться физикой тряпичной куклы , которая автоматически рассчитывает физику движения и сопротивления с помощью скелетных рам. Свойства виртуальной анатомии, такие как вес конечностей, мышечная реакция, прочность костей и ограничения суставов , могут быть добавлены для реалистичных эффектов подпрыгивания, изгиба, перелома и кувырка.

Некоторые популярные пакеты программного обеспечения, в которых можно создавать установки, включают Blender , Autodesk Maya , SideFX Houdini , Autodesk 3ds Max , Maxon Cinema 4D , Unreal Engine и многие другие.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Сориано, Марк. «Скелетная анимация» . Инженерный колледж Борнса . Проверено 5 января 2011 г.
  2. ^ Магненат-Тальманн, Надя; Лаперьер, Ришар; Тельманн, Дэниел (6–10 июня 1988 г.). «Совместно-зависимые локальные деформации для анимации рук и захвата объектов». Труды графического интерфейса '88 . Эдмонтон: 26–33.
  3. ^ Петти, Джош (26 июля 2018 г.). «Что такое 3D-ригинг для анимации и дизайна персонажей?» . Концепт-арт Империи . Проверено 29 ноября 2018 г.
  4. ^ Каван, Ладислав. «Методы прямого скиннинга и примитивы деформации» (PDF) . Skinning.org . Пенсильванский университет.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b24d1d27fefde7a58f3d57572a16332d__1720380120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b2/2d/b24d1d27fefde7a58f3d57572a16332d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Skeletal animation - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)