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"Bones" (en verde) solía posar una mano. En la práctica, los "huesos" en sí mismos suelen estar ocultos y reemplazados por objetos más fáciles de usar o simplemente invisibles. En este ejemplo del proyecto de código abierto Blender , estos "mangos" (en azul) se han reducido para doblar los dedos. Los huesos aún controlan la deformación, pero el animador solo ve las asas.

La animación esquelética o aparejo es una técnica en animación por computadora en la que un personaje (u otro objeto articulado) se representa en dos partes: una representación de superficie utilizada para dibujar el personaje (llamada malla o piel ) y un conjunto jerárquico de partes interconectadas (llamado huesos , y formando colectivamente el esqueleto o plataforma ), una armadura virtual utilizada para animar ( pose y fotograma clave ) la malla. [1] Si bien esta técnica se usa a menudo para animar humanos y otras figuras orgánicas, solo sirve para hacer que el proceso de animación sea más intuitivo, y la misma técnica se puede usar para controlar la deformación de cualquier objeto, como una puerta, una cuchara, un edificio. , o una galaxia. Cuando el objeto animado es más general que, por ejemplo, un personaje humanoide, el conjunto de "huesos" puede no ser jerárquico ni estar interconectado, sino que simplemente representa una descripción de nivel superior del movimiento de la parte de la malla en la que está influyendo.

La técnica fue introducida en 1988 por Nadia Magnenat Thalmann , Richard Laperrière y Daniel Thalmann . [2] Esta técnica se utiliza en prácticamente todos los sistemas de animación donde las interfaces de usuario simplificadas permiten a los animadores controlar algoritmos a menudo complejos y una gran cantidad de geometría; más notablemente a través de la cinemática inversa y otras técnicas "orientadas a objetivos". En principio, sin embargo, la intención de la técnica nunca es imitar la anatomía real o los procesos físicos, sino solo controlar la deformación de los datos de la malla.

Técnica [ editar ]

Como se describe en un artículo instructivo de Josh Petty: [3]

El aparejo hace que nuestros personajes puedan moverse. El proceso de manipulación es que tomamos esa escultura digital, y comenzamos a construir el esqueleto, los músculos y unimos la piel al personaje, y también creamos un conjunto de controles de animación, que nuestros animadores usan para empujar y tirar del cuerpo. alrededor.

También descrito por Squiggly Rigs: [4]

Aparejo de personajes (Aparejo 3d) en referencia de animación a un método que se está utilizando durante

el procedimiento de animación esquelética 3D que utiliza un modelo 3D e interconecta su estructura ósea para producir un marco esquelético que permite a un animador manipular el movimiento del modelo 3D, como una marioneta.

De la forma más básica, el aparejo 3D es el método de producir un sistema esquelético adecuado.

para el modelo para que pueda moverse y deformarse.

Esta técnica se utiliza mediante la construcción de una serie de huesos (que no tienen por qué corresponder a ninguna característica anatómica del mundo real), a veces también denominada aparejo en el sentido sustantivo. Cada hueso tiene una transformación tridimensional de la pose de enlace predeterminada (que incluye su posición, escala y orientación) y un hueso padre opcional. Por tanto, los huesos forman una jerarquía . La transformación completa de un nodo hijo es el producto de su transformación padre y su propia transformación. Entonces, mover un fémur también moverá la parte inferior de la pierna. A medida que se anima el personaje, los huesos cambian su transformación con el tiempo, bajo la influencia de algún controlador de animación. Una plataforma generalmente se compone de ambosPartes de cinemática directa y cinemática inversa que pueden interactuar entre sí. La animación esquelética se refiere a la parte cinemática de avance del equipo, donde un conjunto completo de configuraciones óseas identifica una pose única.

Cada hueso del esqueleto está asociado con una parte de la representación visual del personaje (la malla ) en un proceso llamado o desollado . En el caso más común de un carácter de malla poligonal , el hueso está asociado con un grupo de vértices ; por ejemplo, en un modelo de un ser humano, el hueso del muslo estaría asociado con los vértices que forman los polígonos en el muslo del modelo. Porciones de la piel del personaje normalmente se pueden asociar con varios huesos, cada uno con factores de escala llamados pesos de vértice o pesos de mezcla.. El movimiento de la piel cerca de las articulaciones de dos huesos, por lo tanto, puede verse influenciado por ambos huesos. En la mayoría de los motores gráficos de última generación, el proceso de creación de capas se realiza en la GPU gracias a un programa de sombreado .

Para una malla poligonal, cada vértice puede tener un peso de mezcla para cada hueso. Para calcular la posición final del vértice, se crea una matriz de transformación para cada hueso que, cuando se aplica al vértice, primero coloca el vértice en el espacio óseo y luego lo vuelve a colocar en el espacio de malla. Después de aplicar una matriz al vértice, se escala por su peso correspondiente. Este algoritmo se denomina revestimiento de paleta de matriz o revestimiento de combinación lineal , [5] porque el conjunto de transformaciones óseas (almacenadas como matrices de transformación ) forman una paleta para que el vértice de la piel elija.

Beneficios e inconvenientes [ editar ]

Fortalezas [ editar ]

  • Un hueso representa un conjunto de vértices (o algún otro objeto que representa algo, como una pierna),
    • El animador necesita controlar menos características del modelo,
      • El animador puede centrarse en el movimiento a gran escala,
    • Los huesos se mueven de forma independiente.
  • Una animación se puede definir mediante simples movimientos de los huesos, en lugar de vértice por vértice (en el caso de una malla poligonal).

Debilidades [ editar ]

  • Un hueso solo representa un conjunto de vértices (o algún otro objeto definido con precisión), y no es más abstracto o conceptual.
    • No proporciona un movimiento real de los músculos ni de la piel. Posibles soluciones a este problema:
      • Controladores musculares especiales adheridos a los huesos.
      • Consulta con expertos en fisiología , para aumentar la precisión del realismo musculoesquelético con simulaciones de anatomía virtual más completas .

Aplicaciones [ editar ]

La animación esquelética es la forma estándar de animar personajes u objetos mecánicos durante un período de tiempo prolongado (generalmente más de 100 fotogramas). Es comúnmente utilizado por artistas de videojuegos y en la industria del cine , y también se puede aplicar a objetos mecánicos y cualquier otro objeto formado por elementos rígidos y juntas.

La captura de rendimiento (o captura de movimiento ) puede acelerar el tiempo de desarrollo de la animación esquelética, además de aumentar el nivel de realismo.

Para el movimiento que es demasiado peligroso para la captura de rendimiento, existen simulaciones por computadora que calculan automáticamente la física del movimiento y la resistencia con marcos esqueléticos. Se pueden agregar propiedades de anatomía virtual como el peso de las extremidades, la reacción muscular, la fuerza ósea y las restricciones de las articulaciones para obtener efectos realistas de rebote, pandeo, fractura y volteo conocidos como acrobacias virtuales . Sin embargo, existen otras aplicaciones de las simulaciones de anatomía virtual, como militares [6] y de emergencia.respuesta. Los soldados virtuales, los trabajadores de rescate, los pacientes, los pasajeros y los peatones se pueden utilizar para la capacitación, la ingeniería virtual y la prueba virtual de equipos. La tecnología de anatomía virtual se puede combinar con inteligencia artificial para mejorar aún más la tecnología de animación y simulación.

Ver también [ editar ]

  • Gráficos 3D por computadora
  • Animación de objetivo Morph
  • Simulación interactiva impulsada por esqueletos
  • Animación recortada

Referencias [ editar ]

  1. ^ Soriano, Marc. "Animación esquelética" . Facultad de Ingeniería de Bourns . Consultado el 5 de enero de 2011 .
  2. ^ Magnenat-Thalmann, Nadia; Laperrière, Richard; Thalmann, Daniel (6 a 10 de junio de 1988). "Deformaciones locales articulares dependientes para la animación de la mano y el agarre de objetos". Actas de Graphics Interface '88 . Edmonton: 26–33.
  3. ^ Petty, Josh. "¿Qué es el aparejo 3D para animación y diseño de personajes?" . Imperio del arte conceptual . Consultado el 29 de noviembre de 2018 .
  4. ^ "¿Qué es el aparejo 3D en animación - Explicación sobre el aparejo de personajes" . Plataformas onduladas . 2019-05-04 . Consultado el 3 de febrero de 2021 .
  5. ^ Kavan, Ladislav. "Métodos de desollado directo y primitivas de deformación" (PDF) . Skinning.org . Universidad de Pennsylvania.
  6. ^ "Defensa" . Santos Inc humana . Consultado el 5 de enero de 2011 .