คีย์เฟรมและแอนิเมชันโครงกระดูก
แอนิเมชันคีย์เฟรมระบุการเคลื่อนไหว ณ เวลาที่เลือกและประมาณค่าในช่วงระหว่างนั้น และแอนิเมชันโครงกระดูกขับเคลื่อนพื้นผิวของตัวละครผ่านลำดับชั้นของกระดูกที่อยู่เบื้องหลัง
Definition
แอนิเมชันคีย์เฟรมประมาณค่าพารามิเตอร์ฉากระหว่างท่าหลักที่ศิลปินกำหนด และแอนิเมชันโครงกระดูกจะเปลี่ยนรูปตาข่ายตัวละครตามท่าทางของโครงสร้างกระดูกแบบลำดับชั้น
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมการประมาณค่าในช่วงของตำแหน่งและการวางแนว รวมถึงการประมาณค่าในช่วงควอเทอร์เนียนของการหมุน โครงกระดูกข้อต่อและจลนศาสตร์ไปข้างหน้า การทำสกินที่เชื่อมโยงตาข่ายเข้ากับกระดูก และจลนศาสตร์ผกผันที่หาค่ามุมข้อต่อเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเชิงตำแหน่ง
Core questions
- เฟรมระหว่างกลางที่ราบรื่นสร้างขึ้นจากท่าหลักได้อย่างไร?
- การหมุนถูกประมาณค่าในช่วงโดยไม่มีการบิดเบือนได้อย่างไร?
- ลำดับชั้นของกระดูกทำให้พื้นผิวของตัวละครเปลี่ยนรูปได้อย่างไร?
- มุมข้อต่อถูกค้นพบเพื่อไปถึงตำแหน่งเป้าหมายได้อย่างไร?
Key concepts
- การประมาณค่าในช่วงคีย์เฟรม
- การประมาณค่าในช่วงแบบสไปลน์และควอเทอร์เนียน
- ลำดับชั้นของกระดูก
- จลนศาสตร์ไปข้างหน้า
- จลนศาสตร์ผกผัน
- การทำสกินและน้ำหนักสกิน
Key theories
- การประมาณค่าในช่วงการหมุนแบบควอเทอร์เนียน
- การแสดงการวางแนวเป็นควอเทอร์เนียนหน่วยและการประมาณค่าในช่วงด้วยการประมาณค่าเชิงเส้นทรงกลมทำให้เกิดการหมุนที่ราบรื่นและเส้นทางที่สั้นที่สุด โดยไม่มีปัญหา gimbal lock และการบิดเบือนของการประมาณค่าในช่วงมุมออยเลอร์
- จลนศาสตร์ไปข้างหน้าและจลนศาสตร์ผกผัน
- จลนศาสตร์ไปข้างหน้าคำนวณท่าทางของตัวละครจากมุมข้อต่อตามลำดับชั้นของกระดูก ในขณะที่จลนศาสตร์ผกผันแก้ปัญหาผกผันที่ยากกว่าในการหามุมข้อต่อที่ทำให้ส่วนปลาย (end effector) อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการ
Clinical relevance
แอนิเมชันคีย์เฟรมและโครงกระดูกเป็นรากฐานของการสร้างแอนิเมชันตัวละครในภาพยนตร์และเกม อวตารในความเป็นจริงเสมือนและความเป็นจริงเสริม และการเคลื่อนไหวแบบข้อต่อในหุ่นยนต์และการแสดงภาพชีวกลศาสตร์
History
ระบบคีย์เฟรมสืบทอดมาจากแอนิเมชันแบบดั้งเดิม; เส้นโค้งควอเทอร์เนียนของ Shoemake ในปี 1985 แก้ปัญหาการประมาณค่าในช่วงการหมุนที่ราบรื่น และการทำสกินด้วยจลนศาสตร์ผกผันกลายเป็นมาตรฐานสำหรับตัวละครแบบข้อต่อในกระบวนการผลิต
Key figures
- Ken Shoemake
- Rick Parent
Related topics
Seminal works
- shoemake1985
- parent2012
Frequently asked questions
- โครงกระดูกในการสร้างแอนิเมชันคืออะไร?
- มันคือลำดับชั้นของกระดูกที่มองไม่เห็นอยู่ภายในตัวละคร; การเคลื่อนย้ายกระดูกจะทำให้ตาข่ายพื้นผิวที่ติดอยู่เปลี่ยนรูปผ่านการทำสกิน ดังนั้นนักสร้างแอนิเมชันจึงจัดท่าโครงกระดูกที่เรียบง่ายแทนที่จะเป็นทุกจุดยอด
- ทำไมถึงใช้ควอเทอร์เนียนสำหรับการหมุน?
- ควอเทอร์เนียนประมาณค่าในช่วงการหมุนได้อย่างราบรื่นตามเส้นทางที่สั้นที่สุดและหลีกเลี่ยง gimbal lock ซึ่งเป็นปัญหาที่การแสดงมุมออยเลอร์สูญเสียระดับความเป็นอิสระและทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่กระตุกหรือไม่สามารถกำหนดได้