Введение
Техника компьютерной анимации. Скелетная анимация, или риггинг, — это техника в компьютерной анимации, в которой персонаж (или другой сочленённый объект) представлен двумя частями: поверхностным представлением, используемым для отрисовки персонажа (называемым сеткой или скином), и иерархическим набором взаимосвязанных элементов (называемых костями, которые в совокупности образуют скелет или риг) — виртуальной арматурой, используемой для анимации (создания поз и ключевых кадров) сетки. Хотя эта техника часто применяется для анимации людей и других органических существ, она лишь упрощает процесс анимации, и тот же метод можно использовать для управления деформацией любого объекта — например, двери, ложки, здания или галактики. Если анимируемый объект более общий, чем, скажем, гуманоидный персонаж, набор "костей" может быть не иерархическим или взаимосвязанным, а просто представлять собой более высокоуровневое описание движения части сетки, на которую он влияет. Эта техника была представлена в 1988 году Надией Магненат Тальман, Ричардом Лаперьером и Даниелем Тальманном. Этот метод используется практически во всех системах анимации, где упрощённые пользовательские интерфейсы позволяют аниматорам управлять часто сложными алгоритмами и огромным объёмом геометрии, в частности, с помощью обратной кинематики и других "целевых" методов. Однако, по сути, цель этой техники — не имитация реальной анатомии или физических процессов, а лишь контроль деформации данных сетки.
Skeletal animation or rigging is a technique in computer animation in which a character (or other articulated object) is represented in two parts: a surface representation used to draw the character (called the mesh or skin) and a hierarchical set of interconnected parts (called bones, and collectively forming the skeleton or rig), a virtual armature used to animate (pose and keyframe) the mesh. While this technique is often used to animate humans and other organic figures, it only serves to make the animation process more intuitive, and the same technique can be used to control the deformation of any object—such as a door, a spoon, a building, or a galaxy. When the animated object is more general than, for example, a humanoid character, the set of "bones" may not be hierarchical or interconnected, but simply represent a higher level description of the motion of the part of mesh it is influencing. The technique was introduced in 1988 by Nadia Magnenat Thalmann, Richard Laperrière, and Daniel Thalmann. This technique is used in virtually all animation systems where simplified user interfaces allows animators to control often complex algorithms and a huge amount of geometry; most notably through inverse kinematics and other "goal oriented" techniques. In principle, however, the intention of the technique is never to imitate real anatomy or physical processes, but only to control the deformation of the mesh data.
Слабые стороны
Кость может представлять только набор вершин (или какой-то другой точно определенный объект) и не является чем-то более абстрактным или концептуальным. Не обеспечивает реалистичного движения мышц и движения кожи. Возможные решения этой проблемы: специальные контроллеры мышц, прикрепленные к костям. Консультации с экспертами в области физиологии для повышения точности мышечно-скелетного реализма посредством более детального виртуального анатомического моделирования.
Special muscle controllers attached to the bones. Consultation with physiology experts, to increase accuracy of musculoskeletal realism with more thorough virtual anatomy simulations.
Приложения
Скелетная анимация – стандартный способ анимации персонажей или механических объектов в течение продолжительного времени (обычно более 100 кадров). Она широко используется художниками в видеоиграх и в киноиндустрии, а также может применяться к механическим объектам и любым другим объектам, состоящим из жёстких элементов и сочленений. Захват движения (или motion capture) может ускорить разработку скелетной анимации и повысить уровень реализма. Для движений, слишком опасных для захвата движения, существуют компьютерные симуляции, автоматически рассчитывающие физику движения и сопротивление с использованием скелетной структуры. Виртуальные анатомические свойства, такие как вес конечностей, реакция мышц, прочность костей и ограничения суставов, могут быть добавлены для реалистичных эффектов отскока, изгиба, переломов и кувырков, известных как виртуальные трюки. Однако виртуальные анатомические симуляции находят применение и в других областях, таких как военное дело и реагирование на чрезвычайные ситуации. Виртуальные солдаты, спасатели, пациенты, пассажиры и пешеходы могут использоваться для обучения, виртуальной разработки и виртуального тестирования оборудования. Технология виртуальной анатомии может быть объединена с искусственным интеллектом для дальнейшего улучшения технологий анимации и моделирования.