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animation Skeletal
« Ossi » (en vert) utilisé pour poser une main. Dans la pratique, les os eux-mêmes sont souvent cachés et remplacés par des objets plus conviviaux. Dans cet exemple, le projet open source Blender, ces « poignées » (en bleu) ont été ratatiné pour plier les doigts. Les os sont en train de vérifier la déformation, mais l'animateur ne voit que les « poignées ».

la sanimation-squelettiques Il est une technique de 'animation numérique dans lequel est représenté en deux parties d'un caractère (ou un autre objet articulé): une représentation de la surface utilisée pour dessiner le caractère (appelés peau ou engrener) Et un ensemble hiérarchique d'os reliés entre eux (appelé squelette ou plate-forme) Utilisé pour animer (pose et keyframe) le engrener.[1] Bien que cette technique est souvent utilisée pour animer humaine ou plus généralement pour la modélisation organique, il ne sert qu'à rendre la technique la plus intuitive de l'animation et le même processus peut être utilisé pour contrôler la déformation d'un objet - une porte, une cuillère, un bâtiment ou une galaxie. Lorsque l'exemple objet animé est plus générique, un caractère humanoïde, l'ensemble des oxy hiérarchique ou ne peut pas être reliés entre eux, mais il ne représente qu'une description dans un niveau de mouvement supérieur d'une partie du maillage, ou peaux il exerce une influence.

La technique a été lancée en 1988 par Nadia Thalmann Magnenat, Richard Laperrière et Daniel Thalmann.[2] Cette technique est utilisée dans pratiquement tous les systèmes d'animation où l'interface utilisateur simplifiée permet aux animateurs de vérifier les algorithmes souvent complexes et une grande quantité de géométrie; notamment par la cinématique inverse et d'autres techniques « axée sur les objectifs ». Principalement, cependant, l'intention de l'art est de ne jamais imiter la véritable anatomie ou comportement physique, mais ils contrôlent la déformation des données de maillage.

technique

« Le gréement permet à nos personnages de se déplacer. Le processus de calage est que, nous prenons la sculpture numérique et commencer à construire le squelette, les muscles et la peau attache au caractère, et aussi créer un ensemble de contrôles animation, que nos animateurs utilisent pour pousser et tirer le corps autour. "

Cette technique est utilisée pour construire une série de « oxy », parfois appelé gréement. Chaque os a une transformation en trois dimensions (y compris son emplacement, échelle et orientation), et un parent de l'os en option. Les os forment donc un hiérarchie. La transformation complète d'un noeud enfant Il est le produit de la transformation de ses parents et de leur propre. Ainsi, le déplacement de l'os de la cuisse, il sera également déplacé à la jambe. Lorsque le personnage est animé, les os changent leur transformation au fil du temps, sous l'influence de certains contrôleur d'animation. Une plate-forme est généralement composé de deux parties de cinématique directe des deux cinématique inverse qui peuvent interagir les uns avec les autres. L'animation du squelette fait référence à la partie de la plate-forme de cinématique directe où un ensemble complet de configurations oxy identifie une seule pose.

Chaque os dans le squelette est associé à une partie de la représentation visuelle du caractère. la skinning Il est la création de ce processus d'association. Dans la plupart des cas, dans un maillage de polygones d'un caractère, l'os est associé à un groupe de sommets; par exemple, dans le modèle d'un être humain, l'os de la cuisse serait associée aux sommets constituant les polygones dans la cuisse du modèle. Une partie de la peau du personnage peuvent être normalement associées à plus d'un groupe oxy, ayant chacun des facteurs dits sommets poids, des poids ou mélange. Le mouvement de la peau au niveau des jonctions de deux os, peut donc être influencée par les deux os. Dans la plupart des moteurs graphiques avancés, le processus de dépouillement est effectué par GPU grâce à un shaders.

Dans un maillage de polygones, chaque sommet peut avoir un mélange de poids pour chaque os. Pour calculer la position finale du sommet, est créé un matrice de transformation pour chaque os qui, lorsqu'il est appliqué au sommet, pousse le premier sommet dans l'espace de l'os, après qu'il repousse dans l'espace de maille. Après l'application à une matrice de sommet, il est mis à l'échelle par son poids correspondant. Cet algorithme est appelé palette de matrice skinning, parce que l'ensemble des transformations des os (stocké sous forme de matrices traitement) forme une « palette » pour le sommet de la peau à choisir.

Avantages et inconvénients

Points forts
  • L'os est un ensemble de sommets (ou d'autres objets, qui représentent par exemple une jambe).
    • L'animateur contrôle moins les caractéristiques du modèle.
      • L'animateur peut prêter attention aux mouvements à grande échelle.
    • Les os sont mobiles indépendamment.

Une animation peut être définie par des mouvements simples des os, au lieu sommet par sommet (dans le cas d'un maillage polygonal).

faiblesses
  • L'os est un ensemble de sommets (ou d'autres objets).
    • Il fournit des mouvements réalistes des muscles et des mouvements de la peau.
    • Les solutions possibles à ce problème:
      • muscle contrôleur spécial attaché à l'os;
      • Consultation des experts en physiologie (augmente la précision du réalisme musculo-squelettique avec des simulations plus complètes de l'anatomie virtuelle).

applications

L'animation du squelette est la méthode standard pour animer des personnages ou des objets mécaniques pendant de longues périodes de temps (souvent plus de 100 cadres). Il est couramment utilisé par les artistes de jeux vidéo et dans l'industrie du cinéma, et peut également être appliquée à des objets mécaniques et tout autre objet d'éléments rigides et les articulations.

la performance capture (ou capture de mouvement) Peut accélérer le temps de développement de l'animation du squelette, ainsi que d'augmenter le niveau de réalisme.

Pour les mouvements trop dangereux pour la capture de performance, il y a des simulations informatiques qui calculent automatiquement la physique du mouvement et de l'endurance avec des cadres du squelette. Les propriétés de l'anatomie virtuelle comme le poids des membres, les réactions des muscles, la force des os et les contraintes des articulations, peuvent être ajoutés pour rebonds réalistes, l'instabilité Euler, les fractures et les effets de roulement connu sous le nom des cascades virtuels. Cependant, il existe d'autres applications des simulations d'anatomie virtuelle comme les réponses dans l'armée et médicale. soldats virtuels, les secouristes, les patients, les passagers et les piétons peuvent être utilisés pour la formation, l'ingénierie virtuelle et les tests virtuels de l'équipement. La technologie de l'anatomie virtuelle peut être combiné avec l 'intelligence artificielle pour d'autres améliorations à l'animation technique et des simulations.

notes

  1. ^ alumni.cs.ucr.edu, http://alumni.cs.ucr.edu/~sorianom/cs134_09win/lab5.htm .
  2. ^ N. Magnenat-Thalmann, R.Laperrière, D. Thalmann, Local conjoint dépendant Déformations pour l'animation et l'objet Saisissant la main, Proc.

Articles connexes