Cascadeur - защо аниматорите се нуждаят от физика?
В предишната публикация „Cascadeur – възможно ли е да замените каскадьорите?“ обещахме да ви разкажем повече за концепцията на програмата и за инструментите, които позволяват на аниматорите да създават физически правилни движения на героите.
Класическата анимация нарушава законите на физиката в името на ефекта и изразителността. Свободното боравене със законите на физиката и дори създаването на собствени закони, с които зрителят свиква, е важен инструмент за анимация. Но този стил се възприема от зрителя като „карикатурен“.И какво ще се случи, ако анимацията стриктно следва законите на Нютон и използва само онези анимационни техники, които не противоречат на тези закони? Такавафизическа коректностсама по себе си няма да даде реализъм, но може да даде ефект на почтеност. Всъщност в този случай героят се движи в пространството строго в съответствие с нашите закони на физиката, той има маса, инерция и всичките му движения се дължат на сили.
Дълго време физичното моделиране се използва за реалистично анимиране на пасивни структури: сблъсък на твърди тела, движение на тъкани, коса и др. Малко вероятно е някой да спори с факта, че ръчното анимиране на тъкан е неоправдано трудно. Би било логично да се използва физическо моделиране в анимацията на тялото на героите.
Но как да изчислим реалистичното движение на персонажа, което, за разлика от пасивните структури, само по себе си генерира сили, които привеждат части от тялото в движение? Как може аниматорът да гарантира, че това движение не противоречи на законите на физиката?
При изучаването на този въпрос беше възможно да се идентифицират 3 концепции, чиято правилна обработка гарантира спазването на законите на Нютон:
- опорни точки
- Център на масата
- ъглов момент
Тъй като съпротивлението на въздуха може да бъде пренебрегнато при повечето движения, правилата могат да бъдат формулирани, както следва:
1) Ако героят няма опорни точки, тогава:
- Центърът на масатасе движи по балистична крива (парабола), без значение какви движения прави персонажът.
- Моментът на инерцияостава постоянен, без значение какво движение прави героят. Тоест, нито оста на въртене, нито количеството на въртене могат да се променят, докато героят няма опорни точки.
- Всяка промяна в траекторията нацентъра на масатаозначава, че той е засегнат от сила, равна на силата на удара на героя върху опората (например върху пода) и насочена в обратна посока.
- Всяка промянана импулсния моментсъответства на определени сили в опорните точки, които не трябва да противоречат на ограниченията на опората. Например натискът върху пода може да е надолу, но не и нагоре.
Но дори и да бъде намерено решение, тогава възниква специален инструмент, който ви позволява да контролирате директноцентъра на масатаиимпулсаи това вече е обратен проблем на динамиката и изисква итеративни методи за решение. Всички алгоритми в Cascadeur са базирани на итеративни методи.
Основният итеративен метод, използван за моделиране на физиката и повечето инструменти, е числениятИнтеграция на Werlet. Основната характеристика на метода е способността да се налагат няколко различни ограничения върху системата и итеративно да се намират решения, които удовлетворяват всички ограничения. Можем да се спрем на това по-подробно в някоя от следващите публикации.
Символ в нашата система се състои от върхове, които имат маса, и връзки, свързващи върховете. Когато редактирате рамка, всички манипулации с герой са подобни на действия с физически обект във вискозна среда.
Този подход ни позволи да внедрим следните функции и инструменти в Cascadeur:
Предимствата на този подход:
- Анимационният герой се възприема от зрителя като обект с маса и следователно по-истински. В резултат на това е по-лесно да се постигне реализъм.
- Движенията са по-кохерентни и съвместими едно с друго, дори ако са направени от различни хора (дори с различно качество).
- Такива движения са по-съвместими с улавянето на движение.
- Въображението на аниматора не е толкова ограничено, колкото при използването на motion capture. Нищо не ви пречи да правите движения, които никой каскадьор в света не може да направи.