Скелетна анімація (англ. Skeletal animation) — техніка у комп'ютерній анімації, де представлення персонажа складається з двох частин: зовнішній вигляд(за нього відповідає полігональна сітка, або меш) та дерево взаємозв'язаних кісток(скелет), потрібне для анімування мешу. Хоч техніка зазвичай використовується для анімування людей та органічних об'єктів загалом, її призначення — зробити процес анімування більш інтуїтивним, і практично тими самими методами можна контролювати деформацію будь-якого об'єкта — дверей, ложки чи галактики. Якщо анімований об'єкт більш загальний, ніж, наприклад, людина, кістки можуть не утворювати дерево чи бути взаємозв'язаними, але це тільки дозволяє ширше описати рух відповідної частини мешу.
Техніку використовують практично усі анімаційні системи, де спрощений користувацький інтерфейс дозволяє легко маніпулювати складними алгоритмами і великою кількістю геометрії; особливо вирізняється інверсна кінематика та інші техніки планування руху. Проте, імітація реальної анатомії чи фізичних процесів ніколи не були метою скелетної анімації, лише контроль деформації мешу.
Техніка
— Frank Hanner, керівник відділу CG персонажів у Walt Disney Animation Studios, на пальцях пояснює основи монтажу персонажів.
Використання техніки складається з конструювання послідовностей 'кісток', також відомого як монтаж (rigging). Кожній кістці властива трансформація(яка включає зміну позиції, розміру і напрямку), також, за потреби, можна призначити їй 'батьківську' кістку. Таким чином кістки утворюють ієрархію. Повна трансформація синівського вузла включає трансформацію і 'батька', і 'сина'. Тобто, рух стегнової кістки означатиме й рух гомілки. А оскільки персонажа анімують, трансформація його кісток змінюється з плином часу під впливом певного контролера анімації. Загалом скелет складається з частин, отриманих з допомогою прямої та інверсної кінематики, які можуть взаємодіяти одна з одною.
Кожна кістка в скелеті зв'язується з певною ділянкою зовнішнього вигляду персонажа. Скінінг (skinning) - процес утворення таких зв'язків. У найпоширенішому випадку полігональної сітки кістка асоціюється з групою (вершин); наприклад, у моделі людини 'стегнова' кістка пов'язується з вершинами групи полігонів, що утворюють стегно моделі. Ділянку 'шкіри' моделі можна зв'язати з кількома кістками, кодна з яких має фактор розмірності, який називається вагою вершини, або вагою змішування. Таким чином рух шкіри біля 'суглоба' визначається обома кістками. У найбільш досконалих графічних рушіях скінінг виконується на графічному процесорі за допомогою шейдерів.
Отже, у полігональній сітці кожна вершина зберігає вагу змішування для кожної кістки. Для того, щоб розрахувати кінцеву позицію вершини, трансформацію кожної кістки застотовують до початкової позиції, а потім коригують з допомогою відповідної ваги. Цей алгоритм називають палітрою матриць скінінгу, оскільки множина трансформацій кісток(які зберігаються як матриці трансформації) утворює палітру, з якої обирає вершина сітки.
Переваги і недоліки
- Переваги
- Кістка представляє множину вершин(або інших об'єктів, які утворюють, наприклад, руку).
- Аніматорові доводиться контролювати меншу кількість характеристик моделі
- Аніматор може зосередитись на рухові великих масштабів
- Кістки можуть рухатись незалежно
- Аніматорові доводиться контролювати меншу кількість характеристик моделі
- Анімація визначається простим переміщенням кісток, а не повершинно(у випадку полігональної сітки).
- Недоліки
- Не забезпечується реалістичний рух моделі та шкіри. Можливе рішення - спеціальні м'язові контролери, приєднані до кісток
Застосування
Скелетна анімація - стандартний спосіб анімувати персонажів чи механічні частини на довгий проміжок часу(більше 100 кадрів). Її зазвичай використовують ігрові дизайнери та у кінематографі, але можна застосувати й до механічних пристроїв ті інших об'єктів з рухомими деталями.
Технологія захоплення руху дозволить прискорити створення скелетної анімації, водночас підвищуючи рівень реалізму.
Якщо захоплення руху використовувати занадто небезпечно, можна скористатись цифровим моделюванням, щоб автоматично розрахувати фізику руху і опору для скелета. Можна додати властивості, що відносяться до віртуальної анатомії, такі як вага кінцівок, м'язова реакція, міцність кісток і рухливість суглобів. Це дозволить виконувати віртуальні трюки - стрибки, вигини, переломи і т.д. Також віртуальна анатомія застосовується у військовій та медичній галузях. Вірутальних солдат, рятівників, пасажирів і потерпілих використовують для тренування, віртуальної інженерії та віртуального тестування спорядження. Технології віртуальної анатомії можуть бути об'єднані з штучним інтелектом для подальшого розвитку анімації та моделювання.
Посилання
- Soriano, Marc. Skeletal Animation. Bourns College of Engineering. Процитовано January 2011.
- . Архів оригіналу за 6 червня 2015. Процитовано 6 червня 2015.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title () - Wloszczyna, Susan (26 листопада 2013). . Indiewire. Архів оригіналу за лютий 8, 2014. Процитовано 8 січня 2014.
- Defense. Santos Human Inc. Процитовано January 2011.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Skeletna animaciya angl Skeletal animation tehnika u komp yuternij animaciyi de predstavlennya personazha skladayetsya z dvoh chastin zovnishnij viglyad za nogo vidpovidaye poligonalna sitka abo mesh ta derevo vzayemozv yazanih kistok skelet potribne dlya animuvannya meshu Hoch tehnika zazvichaj vikoristovuyetsya dlya animuvannya lyudej ta organichnih ob yektiv zagalom yiyi priznachennya zrobiti proces animuvannya bilsh intuyitivnim i praktichno timi samimi metodami mozhna kontrolyuvati deformaciyu bud yakogo ob yekta dverej lozhki chi galaktiki Yaksho animovanij ob yekt bilsh zagalnij nizh napriklad lyudina kistki mozhut ne utvoryuvati derevo chi buti vzayemozv yazanimi ale ce tilki dozvolyaye shirshe opisati ruh vidpovidnoyi chastini meshu Kistki poznacheno zelenim vikoristovuyutsya dlya pozicionuvannya doloni Voni zazvichaj prihovani za inshimi bilsh druzhnimi do koristuvacha ob yektami U comu prikladi z vidkritogo proektu Sintel trimachi poznacheno sinim buli vkorocheni shob zignuti palci Kistki dosi kontrolyuyut deformaciyu ale koristuvach bachit lishe trimachi Tehniku vikoristovuyut praktichno usi animacijni sistemi de sproshenij koristuvackij interfejs dozvolyaye legko manipulyuvati skladnimi algoritmami i velikoyu kilkistyu geometriyi osoblivo viriznyayetsya inversna kinematika ta inshi tehniki planuvannya ruhu Prote imitaciya realnoyi anatomiyi chi fizichnih procesiv nikoli ne buli metoyu skeletnoyi animaciyi lishe kontrol deformaciyi meshu Tehnika Montazh ce nadavannya personazham mozhlivosti ruhatis Pid chas montazhu mi beremo cyu cifrovu skulpturu i pochinayemo buduvati skelet m yazi mi prikriplyuyemo shkiru do personazha a she svoryuyemo zasobi kontrolyu animaciyi shob nashi animatori mogli vsyudi tyagati i shtovhati tilo Frank Hanner kerivnik viddilu CG personazhiv u Walt Disney Animation Studios na palcyah poyasnyuye osnovi montazhu personazhiv Vikoristannya tehniki skladayetsya z konstruyuvannya poslidovnostej kistok takozh vidomogo yak montazh rigging Kozhnij kistci vlastiva transformaciya yaka vklyuchaye zminu poziciyi rozmiru i napryamku takozh za potrebi mozhna priznachiti yij batkivsku kistku Takim chinom kistki utvoryuyut iyerarhiyu Povna transformaciya sinivskogo vuzla vklyuchaye transformaciyu i batka i sina Tobto ruh stegnovoyi kistki oznachatime j ruh gomilki A oskilki personazha animuyut transformaciya jogo kistok zminyuyetsya z plinom chasu pid vplivom pevnogo kontrolera animaciyi Zagalom skelet skladayetsya z chastin otrimanih z dopomogoyu pryamoyi ta inversnoyi kinematiki yaki mozhut vzayemodiyati odna z odnoyu Kozhna kistka v skeleti zv yazuyetsya z pevnoyu dilyankoyu zovnishnogo viglyadu personazha Skining skinning proces utvorennya takih zv yazkiv U najposhirenishomu vipadku poligonalnoyi sitki kistka asociyuyetsya z grupoyu vershin napriklad u modeli lyudini stegnova kistka pov yazuyetsya z vershinami grupi poligoniv sho utvoryuyut stegno modeli Dilyanku shkiri modeli mozhna zv yazati z kilkoma kistkami kodna z yakih maye faktor rozmirnosti yakij nazivayetsya vagoyu vershini abo vagoyu zmishuvannya Takim chinom ruh shkiri bilya sugloba viznachayetsya oboma kistkami U najbilsh doskonalih grafichnih rushiyah skining vikonuyetsya na grafichnomu procesori za dopomogoyu shejderiv Otzhe u poligonalnij sitci kozhna vershina zberigaye vagu zmishuvannya dlya kozhnoyi kistki Dlya togo shob rozrahuvati kincevu poziciyu vershini transformaciyu kozhnoyi kistki zastotovuyut do pochatkovoyi poziciyi a potim koriguyut z dopomogoyu vidpovidnoyi vagi Cej algoritm nazivayut palitroyu matric skiningu oskilki mnozhina transformacij kistok yaki zberigayutsya yak matrici transformaciyi utvoryuye palitru z yakoyi obiraye vershina sitki Perevagi i nedoliki PerevagiKistka predstavlyaye mnozhinu vershin abo inshih ob yektiv yaki utvoryuyut napriklad ruku Animatorovi dovoditsya kontrolyuvati menshu kilkist harakteristik modeli Animator mozhe zosereditis na ruhovi velikih masshtabiv Kistki mozhut ruhatis nezalezhno Animaciya viznachayetsya prostim peremishennyam kistok a ne povershinno u vipadku poligonalnoyi sitki NedolikiNe zabezpechuyetsya realistichnij ruh modeli ta shkiri Mozhlive rishennya specialni m yazovi kontroleri priyednani do kistokZastosuvannyaSkeletna animaciya standartnij sposib animuvati personazhiv chi mehanichni chastini na dovgij promizhok chasu bilshe 100 kadriv Yiyi zazvichaj vikoristovuyut igrovi dizajneri ta u kinematografi ale mozhna zastosuvati j do mehanichnih pristroyiv ti inshih ob yektiv z ruhomimi detalyami Tehnologiya zahoplennya ruhu dozvolit priskoriti stvorennya skeletnoyi animaciyi vodnochas pidvishuyuchi riven realizmu Yaksho zahoplennya ruhu vikoristovuvati zanadto nebezpechno mozhna skoristatis cifrovim modelyuvannyam shob avtomatichno rozrahuvati fiziku ruhu i oporu dlya skeleta Mozhna dodati vlastivosti sho vidnosyatsya do virtualnoyi anatomiyi taki yak vaga kincivok m yazova reakciya micnist kistok i ruhlivist suglobiv Ce dozvolit vikonuvati virtualni tryuki stribki vigini perelomi i t d Takozh virtualna anatomiya zastosovuyetsya u vijskovij ta medichnij galuzyah Virutalnih soldat ryativnikiv pasazhiriv i poterpilih vikoristovuyut dlya trenuvannya virtualnoyi inzheneriyi ta virtualnogo testuvannya sporyadzhennya Tehnologiyi virtualnoyi anatomiyi mozhut buti ob yednani z shtuchnim intelektom dlya podalshogo rozvitku animaciyi ta modelyuvannya PosilannyaSoriano Marc Skeletal Animation Bourns College of Engineering Procitovano January 2011 Arhiv originalu za 6 chervnya 2015 Procitovano 6 chervnya 2015 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite web title Shablon Cite web cite web a Obslugovuvannya CS1 Storinki z tekstom archived copy yak znachennya parametru title posilannya Wloszczyna Susan 26 listopada 2013 Indiewire Arhiv originalu za lyutij 8 2014 Procitovano 8 sichnya 2014 Defense Santos Human Inc Procitovano January 2011