골격 애니메이션

Skeletal animation
"Bones"(녹색)는 손을 잡곤 했다.실제로 "본" 자체는 종종 숨겨지고 보다 사용하기 쉬운 객체로 대체되거나 단순히 보이지 않게 전환됩니다.오픈 소스 프로젝트인 Blender의 이 예에서는 이러한 "핸들"(파란색)이 손가락을 구부릴 수 있도록 축소되었습니다.뼈는 여전히 변형을 통제하고 있지만 애니메이션 제작자는 손잡이만 볼 수 있습니다.

골격 애니메이션 또는 연결은 컴퓨터 애니메이션에서 캐릭터(또는 다른 관절 오브젝트)가 두 부분으로 표현되는 기술입니다: 캐릭터를 그리는 데 사용되는 표면 표현(메쉬 또는 피부라고 함)과 상호 연결된 부분의 계층적 집합(라고 , 골격 또는 리그를 집합적으로 형성함),re[1]메쉬의 애니메이션을 실시하기 위해서 사용됩니다(메쉬 키 프레임).이 기법은 인간과 다른 유기물을 애니메이션화하는 데 자주 사용되지만 애니메이션 과정을 보다 직관적으로 만드는 데만 사용되며, 동일한 기법으로 문, 숟가락, 건물 또는 은하와 같은 물체의 변형을 제어할 수 있습니다.애니메이션 객체가 예를 들어 휴머노이드 캐릭터보다 더 일반적인 경우, "뼈" 집합은 계층적이거나 상호 연결되어 있지 않을 수 있으며, 단순히 영향을 미치는 메시 부분의 움직임에 대한 높은 수준의 설명을 나타낼 수 있습니다.

이 기술은 1988년 나디아 마그네나트 탈만,[2] 리하르트 라페리에르, 다니엘 탈만에 의해 도입되었다.이 기술은 애니메이션 제작자가 복잡한 알고리즘과 방대한 양의 기하학적 구조를 제어할 수 있는 단순한 사용자 인터페이스를 사용하는 거의 모든 애니메이션 시스템에서 사용됩니다. 특히 역운동학 및 기타 "목표 지향" 기술을 사용합니다.그러나 원칙적으로 이 기술의 의도는 실제 해부학이나 물리적 프로세스를 모방하는 것이 아니라 메시 데이터의 변형을 제어하는 데 있습니다.

기술.

Josh [3]Petty의 지침 기사에 기술된 바와 같이:

리깅은 우리의 캐릭터들을 움직일 수 있게 한다.연결 과정은 디지털 조각을 사용하여 골격과 근육을 만들고 캐릭터에 피부를 부착하는 것입니다. 애니메이션 컨트롤 세트를 제작합니다. 애니메이터가 몸을 밀거나 당길 때 사용합니다.

이 기술은 일련의 를 구성합니다(실제 해부학적 특징에 해당하지 않음). 때로는 명사 의미에서 연결이라고도 합니다.각 골격에는 기본 결합 포즈(위치, 스케일 및 방향 포함)에서 3차원 변환과 선택적 모골이 있습니다.따라서 뼈는 계층을 형성합니다.하위 노드의 전체 변환은 상위 변환과 자체 변환의 산물입니다.그래서 허벅지뼈를 움직이면 아랫다리도 움직입니다.캐릭터가 애니메이션화됨에 따라 뼈는 애니메이션 컨트롤러의 영향을 받아 시간이 지남에 따라 변신을 합니다.리그는 일반적으로 서로 상호작용할 수 있는 정방향 운동학 및 역방향 운동학 부품으로 구성됩니다.골격 애니메이션은 전체 골격 구성 집합이 고유한 자세를 나타내는 굴착기의 전방 운동학 부분을 말합니다.

골격의 각 뼈는 스킨링이라고 불리는 과정에서 캐릭터의 시각적 표현(메쉬)의 일부와 연관됩니다.폴리곤 메쉬 문자의 가장 일반적인 경우 골격은 정점 그룹과 관련지어집니다.예를 들어 인간 모델에서 허벅지 골격은 모델의 허벅지에 있는 폴리곤을 구성하는 정점과 관련지어집니다.캐릭터의 피부 부분은 보통 여러 개의 뼈와 연관될 수 있으며, 각 뼈는 정점 무게 또는 혼합 무게라고 불리는 스케일 계수를 가지고 있습니다.따라서 두 뼈의 관절 부근에서 피부가 움직이는 것은 두 뼈 모두에 의해 영향을 받을 수 있습니다.대부분의 최첨단 그래픽 엔진에서 스키닝 프로세스는 셰이더 프로그램 덕분에 GPU에서 수행됩니다.

다각형 망사의 경우 각 정점에 각 골격에 대한 혼합 가중치가 있을 수 있습니다.정점의 최종 위치를 계산하기 위해 각 골격에 대해 변환 행렬이 작성됩니다. 정점에 적용되면 정점을 먼저 골격 공간에 배치한 다음 다시 망사 공간에 배치합니다.행렬을 정점에 적용한 후 해당 가중치에 따라 크기가 조정됩니다. 알고리즘은 (변환 매트릭스로 저장되는) 뼈 변환 세트가 피부 [4]정점에 선택 가능한 팔레트를 형성하기 때문에 매트릭스 팔레트 스키닝 또는 선형 블렌드 스키닝이라고 불립니다.

장점과 단점

  • 뼈는 꼭지점(또는 다리와 같은 무언가를 나타내는 다른 물체)의 집합을 나타냅니다.
    • 애니메이터는 모델의 특성을 더 적게 제어할 필요가 있습니다.
      • 애니메이터는 대규모 동작에 집중할 수 있습니다.
    • 뼈는 독립적으로 움직일 수 있다.
  • 애니메이션은 정점별(다각형 메시의 경우)이 아니라 골격의 단순한 이동으로 정의할 수 있습니다.

약점

  • 골격은 정점 집합(또는 정확하게 정의된 다른 개체)만을 나타내며 더 추상적이거나 개념적이지 않습니다.
    • 사실적인 근육 운동과 피부 운동을 제공하지 않습니다.이 문제에 대한 가능한 해결 방법:
      • 뼈에 붙어있는 특별한 근육 조절기.
      • 보다 철저한 가상 해부 시뮬레이션을 통해 근골격계의 사실성을 높이기 위해 생리학 전문가와 상담합니다.

적용들

골격 애니메이션은 장시간(일반적으로 100프레임 이상) 동안 캐릭터나 기계 객체를 애니메이션으로 만드는 표준 방법입니다.비디오 게임 아티스트와 영화 산업에서 일반적으로 사용되며, 기계적인 물체나 단단한 요소와 관절로 구성된 다른 물체에도 적용할 수 있습니다.

성능 캡처(또는 모션 캡처)는 골격 애니메이션의 개발 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 사실성 수준을 높일 수 있습니다.

퍼포먼스 캡처에 너무 위험한 동작의 경우 골격 프레임으로 움직임과 저항의 물리학을 자동으로 계산하는 컴퓨터 시뮬레이션이 있습니다.사실적인 튕김, 좌굴, 골절 및 가상 스턴트로 알려진 텀블링 효과를 위해 팔다리의 무게, 근육 반응, 골격 및 관절 구속과 같은 가상 해부학적 특성이 추가될 수 있습니다.그러나 군사 및 비상 대응과 같은[5] 가상 해부 시뮬레이션의 다른 응용 프로그램이 있습니다.가상 군인, 구조대원, 환자, 승객 및 보행자를 장비 훈련, 가상 엔지니어링 및 가상 테스트에 사용할 수 있습니다.가상 해부 기술은 애니메이션 및 시뮬레이션 기술의 추가적인 향상을 위해 인공지능과 결합될 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Soriano, Marc. "Skeletal Animation". Bourns College of Engineering. Retrieved 5 January 2011.
  2. ^ Magnenat-Thalmann, Nadia; Laperrière, Richard; Thalmann, Daniel (6–10 June 1988). "Joint-Dependent Local Deformations for Hand Animation and Object Grasping". Proceedings of Graphics Interface '88. Edmonton: 26–33.
  3. ^ Petty, Josh. "What is 3D Rigging for Animation & Character Design?". Concept Art Empire. Retrieved 29 November 2018.
  4. ^ Kavan, Ladislav. "Direct Skinning Methods and Deformation Primitives" (PDF). Skinning.org. University of Pennsylvania.
  5. ^ "Defense". Santos Human Inc. Retrieved 5 January 2011.