कैस्केडुर - एनिमेटरों को भौतिक विज्ञानी की आवश्यकता क्यों है?

पिछली पोस्ट में "कैस्केडुर - क्या स्टंटमैन को प्रतिस्थापित करना संभव है?" हमने कार्यक्रम की अवधारणा के बारे में और टूल के बारे में अधिक बात करने का वादा किया था जो एनिमेटरों को शारीरिक रूप से सही चरित्र आंदोलनों को बनाने की अनुमति देता है।



शास्त्रीय एनीमेशन में, प्रभाव और अभिव्यक्ति को बढ़ाने के लिए भौतिकी के नियमों का उल्लंघन किया जाता है। स्वतंत्र रूप से भौतिकी के नियमों को संभालना और यहां तक ​​कि अपने स्वयं के कानूनों का निर्माण करना जो दर्शक को आदत हो जाता है एक महत्वपूर्ण एनीमेशन उपकरण है। लेकिन इस तरह की शैली को दर्शक "कार्टोनी" के रूप में मानते हैं।

और क्या होगा यदि एनीमेशन न्यूटन के नियमों का कड़ाई से पालन करता है और केवल उन एनीमेशन तकनीकों का उपयोग करता है जो इन कानूनों का खंडन नहीं करते हैं? अपने आप में ऐसी शारीरिक शुद्धता यथार्थवाद नहीं देगी, लेकिन यह अखंडता का प्रभाव दे सकती है। दरअसल, इस मामले में, चरित्र भौतिकी के हमारे नियमों के अनुसार अंतरिक्ष में सख्ती से चलता है, उसके पास द्रव्यमान, जड़ता है, और उसके सभी आंदोलनों को बलों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

लंबे समय तक, भौतिक मॉडलिंग का उपयोग निष्क्रिय संरचनाओं के यथार्थवादी एनीमेशन के लिए किया गया है: ठोस पदार्थों की टक्कर, ऊतकों, बालों आदि की गति। यह संभावना नहीं है कि कोई भी तर्क देगा कि कपड़े के एनीमेशन को मैन्युअल रूप से करना अनुचित है। पात्रों के निकायों के एनीमेशन में भौतिक मॉडलिंग को लागू करना तर्कसंगत होगा।

लेकिन एक चरित्र के यथार्थवादी आंदोलन की गणना कैसे करें, जो निष्क्रिय डिजाइनों के विपरीत, स्वयं बलों को उत्पन्न करता है जो शरीर के कुछ हिस्सों को स्थानांतरित करने का कारण बनता है? एनिमेटर कैसे सुनिश्चित करता है कि यह आंदोलन भौतिकी के नियमों का खंडन नहीं करता है?

इस मुद्दे का अध्ययन करते समय, हम 3 अवधारणाओं में अंतर करने में कामयाब रहे, जिनमें से सही उपचार न्यूटन के नियमों के अनुपालन की गारंटी देता है:

• समर्थन बिंदु
• द्रव्यमान का केंद्र
• कोणीय गति

यदि इन अवधारणाओं के संबंध में कुछ नियमों का पालन किया जाता है, तो यह पर्याप्त है कि यहां तक ​​कि एक जटिल वस्तु (स्वतंत्रता की सैकड़ों डिग्री के साथ) न्यूटन के नियमों का पूरी तरह से पालन करती है। यह, ज़ाहिर है, एनिमेटर से आंदोलन की अभिव्यक्ति, स्वाभाविकता और अन्य विशेषताओं के लिए चिंता को दूर नहीं करता है।

चूंकि अधिकांश आंदोलनों में वायु प्रतिरोध की उपेक्षा की जा सकती है, इसलिए नियमों को निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:

1) यदि चरित्र में कोई पूर्णता नहीं है, तो:

• द्रव्यमान का केंद्र एक बैलिस्टिक वक्र (पेराबोला) के साथ चलता है, इस बात की परवाह किए बिना कि चरित्र क्या बनाता है।
• आवेग के क्षण को स्थिर रखा जाता है, इस बात की परवाह किए बिना कि चरित्र क्या बनाता है। यही है, न तो रोटेशन की धुरी, न ही रोटेशन की मात्रा तब तक बदल सकती है जब तक कि चरित्र के समर्थन बिंदु न हों।

2) यदि समर्थन बिंदु हैं, तो:

• द्रव्यमान के केंद्र के प्रक्षेपवक्र में किसी भी बदलाव का मतलब है कि बल पर चरित्र के प्रभाव की ताकत (उदाहरण के लिए, फर्श पर) के बराबर बल है और विपरीत दिशा में निर्देशित है।
• कोणीय गति में कोई भी परिवर्तन समर्थन बिंदुओं पर कुछ बलों से मेल खाता है, जिसे समर्थन की सीमाओं के विपरीत नहीं होना चाहिए। उदाहरण के लिए, फर्श के दबाव को नीचे निर्देशित किया जा सकता है, लेकिन ऊपर नहीं।

इन नियमों का अनुपालन प्रत्येक आंदोलन के लिए एक कठिन कार्य में बदल जाता है। आमतौर पर आपको यह समझने के लिए आंदोलन का अध्ययन करना होगा कि यह वास्तविकता में कैसे किया जाता है।

लेकिन यहां तक ​​कि अगर एक समाधान पाया जाता है, तो एक विशेष उपकरण खुद को सुझाव देता है, जो आपको सीधे द्रव्यमान और कोणीय गति के केंद्र को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, और यह डायनेमिक्स की व्युत्क्रम समस्या है, और इसके समाधान के पुनरावृत्त तरीकों की आवश्यकता होती है। Iterative विधियाँ और Cascadeur'e में सभी एल्गोरिदम का निर्माण किया।

भौतिकी और अधिकांश उपकरणों के मॉडल के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य पुनरावृत्ति विधि वेरलेट संख्यात्मक एकीकरण है। विधि की मुख्य विशेषता प्रणाली पर कई अलग-अलग प्रतिबंध लगाने की क्षमता है और पुनरावृत्तियां सभी प्रतिबंधों को पूरा करने वाले समाधान ढूंढती हैं। हम संभवत: निम्नलिखित में से किसी एक पोस्ट में इस पर विस्तार से ध्यान देंगे।

हमारे सिस्टम के एक वर्ण में वे कोने होते हैं जिनमें द्रव्यमान और कनेक्शन होते हैं जो कोने जोड़ते हैं। किसी फ़्रेम को संपादित करते समय, चरित्र के साथ कोई भी छेड़छाड़ एक अस्पष्ट वातावरण में एक भौतिक वस्तु के साथ क्रियाओं के समान होती है।

इस दृष्टिकोण ने हमें कैस्केडूर में निम्नलिखित विशेषताओं और उपकरणों को लागू करने की अनुमति दी:

• आप किसी भी शीर्ष से परे चरित्र को स्थानांतरित कर सकते हैं, जबकि जुड़े कोने की स्थिति बदल जाएगी, क्योंकि वे समग्र प्रणाली का हिस्सा हैं।
• एक शीर्ष तय किया जा सकता है, फिर पड़ोसी लंबवत के साथ जोड़तोड़ इसकी स्थिति को प्रभावित नहीं करेगा।
• द्रव्यमान के केंद्र को स्थानांतरित किया जा सकता है - फिर सभी लंबवत जो निश्चित नहीं हैं उन्हें स्थानांतरित कर दिया गया है। यदि निश्चित चोटियाँ हैं, तो चरित्र की मुद्रा बदल जाएगी।
• द्रव्यमान का केंद्र निश्चित किया जा सकता है - फिर किसी भी शीर्ष की गति से शिथिल गति की गति होती है, जिसमें द्रव्यमान का केंद्र बना रहता है।
• द्रव्यमान के केंद्र के लिए, आप स्वचालित रूप से प्रारंभिक और समाप्ति स्थितियों के आधार पर एक बैलिस्टिक प्रक्षेपवक्र का निर्माण कर सकते हैं।
• संवेग का क्षण "सुचारू" हो सकता है और अंतराल में अपरिवर्तित हो सकता है। यह प्रत्येक फ्रेम में चरित्र की स्थिति और मुद्रा को बदलता है।
• संवेग का क्षण निश्चित किया जा सकता है। फिर किसी भी शीर्ष की एक पारी पूरे चरित्र के ऐसे मोड़ को जन के केंद्र के सापेक्ष ले जाएगी, जिस पर कोणीय गति अपरिवर्तित रहेगी।
• द्रव्यमान और कोणीय गति के केंद्र के कोने पर , गति पथ एकीकृत होते हैं (निर्देशांक के सरल सरणियों द्वारा परिभाषित) और विभिन्न फिल्टर उन पर लागू किए जा सकते हैं।
• आप प्रत्येक फ्रेम में आवश्यक मांसपेशियों के तनाव की गणना कर सकते हैं और मांसपेशियों के रंग के एक ग्रेडेशन में इन तनावों को प्रदर्शित कर सकते हैं। चरित्र पर लोड वितरण को देखने की क्षमता आंदोलन की शुद्धता का आकलन करने में मदद करती है।
• आप प्रत्येक फुलक्रम पर बल वेक्टर की गणना और प्रदर्शित कर सकते हैं। यह सही आंदोलन का मूल्यांकन करने में भी मदद करता है।

एक साधारण छलांग के उदाहरण पर काम में इन उपकरणों का उपयोग कैसे किया जाता है, इस वीडियो में देखा जा सकता है:



इस दृष्टिकोण के लाभ:

• एक एनिमेटेड चरित्र दर्शकों द्वारा द्रव्यमान के साथ एक वस्तु के रूप में माना जाता है, और इसलिए अधिक वास्तविक है। परिणामस्वरूप, यथार्थवाद को प्राप्त करना आसान है।
• आंदोलनों अधिक समग्र और एक दूसरे के साथ संगत हैं, भले ही अलग-अलग लोगों द्वारा बनाई गई हों (भले ही विभिन्न गुणों के साथ)।
• इस तरह के आंदोलनों को गति कैप्चर का उपयोग करके कैप्चर किए गए आंदोलनों के साथ बेहतर संगत है।
• प्रस्तावक का उपयोग करते समय एनिमेटर की कल्पना उतनी सीमित नहीं है। कुछ भी नहीं आप आंदोलनों कि दुनिया में कोई भी स्टंटमैन बनाने से रोक सकता है।

हम सिर्फ इस दृष्टिकोण को विकसित कर रहे हैं और इसकी क्षमताओं की खोज कर रहे हैं, नए उपकरणों का आविष्कार और प्रयास कर रहे हैं। हम आपको हमारे शोध के परिणामों पर अपडेट रखेंगे।