Домашнє завдання №2 Белашко Н., ДВ-91мп Анімацію персонажів та об’єктів у сцені виконується на основі ріггінгу. Існує декілька методів анімування: анімація за ключовими кадрами, захоплення руху (англ. motion capture), процедурна анімація та програмована анімація. Анімація за ключовими кадрами схожа з методами традиційної мальованої мультиплікації. Для анімування об’єкту створюють два ключові кадри – початковий і кінцевий стан об’єкту. Кадри, які знаходяться між ними, автоматично генеруються програмними методами. Таку технологію підтримують всі програми для створення комп’ютерно-генерованих зображень. Захоплення руху – технологія створення анімації персонажів та об’єктів із застосуванням спеціалізованих технічних засобів. Існує два головних види: маркерні системи та безмаркерні системи. Для маркерного методу використовують спеціальні костюми з датчиками, дані з яких фіксують камерами, що надходять у комп’ютер, де їх комбінують з тривимірною моделлю. На основі цієї моделі пізніше (або в режимі реального часу) створюється анімація персонажа. Таким чином реєструють рухи та міміку обличчя. На сьогоднішній день існують велика кількість маркерних систем захоплення рухів. Різниця між ними полягає в принципі передачі рухів: 1.1 Оптичні пасивні. На костюмі, що входить в комплект такої системи, прикріплені датчики-маркери, які названі пасивними, бо відображають лише послане на них світло, але при цьому самі не світяться. У таких системах світло (інфрачервоне) на маркери надсилається з встановлених на камерах високочастотних стробоскопів і, відбившись від маркерів, потрапляє назад в об'єктив камери, повідомляючи тим самим позицію маркера. 1.2. Оптичні активні названі так тому, що замість світловідбивних маркерів, які кріпляться до костюму актора, в них використовуються світлодіоди з інтегрованими процесорами і радіо-синхронізацією. Кожному світлодіоду призначається ідентифікатор, що дозволяє системі не плутати маркери один з одним, а також пізнавати їх, після того як вони були перекриті і знову з'явилися в полі зору камер. 2. Магнітні системи, в яких маркерами є магніти, а камерами – ресивери, система вираховує їх позиції по спотворенню магнітного потоку. 3. Механічні системи безпосередньо стежать за згинанням суглобів, для цього на актора одягається спеціальний механічний mocap-скелет, який повторює слідом за ним всі рухи. В комп'ютер при цьому передаються дані про кути згинів всіх суглобів. 4. Гіроскопічні системи для збору інформації про рух використовують мініатюрні гіроскопи і інерційні сенсори, розташовані на тілі актора – також як і маркери або магніти в інших mocap-системах. Дані з гіроскопів і сенсорів передаються в комп'ютер, де відбувається їх обробка і запис. Система визначає не тільки положення сенсора, але також кут його нахилу. Безмаркерна система базується на технології комп’ютерного зору і розпізнавання образів. Метод не потребує спеціальних датчиків чи костюмів. Актор може зніматися в звичайному одязі, що дуже прискорює підготовку до зйомок і дозволяє знімати складні рухи (боротьба, падіння, стрибки, і т. п.) без ризику пошкодження датчиків або маркерів. Спеціальні комп’ютерні алгоритми призначені для того, щоб система могла забезпечувала моніторінг та аналіз декількох потоків оптичного вводу та виявляти людські форми, розбиваючи їх на складові частини для відстеження Завдяки цьому стає можливим розпізнавання і відстеження руху людей у звичайному, не пристосованому спеціальним чином одязі, що розширює діапазон застосування подібних систем. Зазнає суттєвого спрощення рішення задачі створення 3D анімації - прискорюється підготовка до зйомок і з’являється можливість захоплення рухів (боротьба, падіння, стрибки) без пошкодження апаратних модулів системи. На сьогоднішній день є обмежене число безмаркерних систем, придатних для практичного використання, хоча інтенсивні дослідження в цій області проводяться з середини 90-х років. Призначене для користувача програмне забезпечення для безмаркерного захоплення рухів дозволяє обійтися без специфічного обладнання, спеціального освітлення і належним чином організованого простору. На даний момент можна виділити два типи безмаркерних систем за типом використовуваного сенсора кольорова камера і сенсор-далекомір. У безмаркерних системах на основі кольорової камери захоплення руху відбувається за допомогою звичайної оптичної камери і персонального комп’ютера. Прикладом подібної системи є рішення компанії iPi Soft. Програмне забезпечення iPi Motion Capture в якості вхідних даних використовує зображення, отримані з декількох камер, розташованих в просторі відповідно до обраної схеми розміщення. Захоплення руху відбувається не в режимі реального часу, а на основі обробки отриманих результатів. Таким чином, процес захоплення руху включає два етапи - зйомка і розпізнавання об’єктів на отриманому відеоряді. При цьому в системах даного типу висуваються істотні вимоги до умов зйомки: - наявність рівномірного освітлення достатньої інтенсивності; - в просторі, який потрапляє в поле зору камер, не повинно бути сторонніх об’єктів. Крім того в момент початку зйомки людина (актор) для захоплення руху повинна прийняти еталонну позу, для розпізнавання ключових, опорних точок, використовуваних для відстеження. Даний тип систем націлений на створення основи для 3D анімації, а не безконтактного управління. Другий тип систем безмаркерного захоплення руху для розпізнавання заснований на аналізі даних з сенсора-далекоміра (одного або декількох). Подібне рішення реалізовано в програмних продуктах: - OpenNI; - Kinect SDK; - IPi Soft таінші. Використання сенсорів-далекомірів дозволяє істотно спростити ряд основних завдань машинного зору, використовуваних в безмаркерних системах захоплення руху, а саме - відсікання заднього фону та сегментація об’єктів на зображенні. Внаслідок цього дані рішення є менш ресурсоємними і дозволяють здійснювати захоплення руху в режимі реального часу. Крім того, використання далекомірів скорочує кількість використовуваних камер під час захоплення руху. В основі даних систем - аналіз зображень, в тому числі для розпізнавання і відстеження окремих об’єктів отриманого образу людини (голова, плечі, лікті, кисті, коліна, ступні). Незважаючи на те, що технологія motion capture придумана досить давно і програмне забезпечення для реалізації цієї технології добре налагоджено, при захопленні рухів виникає чимало проблем. По-перше, технологія все ще не універсальна. Також, теоретично можна робити захоплення будь-якого руху, але на практиці все ще стикаються з проблемою самооклюзії. Інша проблема фізичний розмір області, на якій можна виконати зйомку. Об’єкт запису повинен бути в міру великим. Також система може хибно спрацювати на відбите світло або шуми. Всі ці питання потребують вивчення та аналізу, чому і присвячені подальші розділи. Кінект – камера за допомогою якої відбувається захоплення руху в розважальній сфері. На Xbox 360 та XONEє спеціальні ігри, в яких треба перед телевізором: стрибати, махати руками та ногами, кричати, щоб камера відтворювала ваші рухи в грі, або в спеціальних 3Д чатах. Процедурна анімація (англ. Procedural animation) - вид комп'ютерної анімації, який автоматично генерує анімацію в режимі реального часу відповідно до встановлених правил, законів і обмежень. На відміну від визначеної анімації, коли аніматор вручну визначає кожен кадр і всі параметри створюваної анімації, при процедурної анімації результат може бути в деякій мірі непередбачуваний і при кожному запуску може генерувати різноманітну анімацію. Цю технологію використовують для симуляції взаємодії твердих та м’яких тіл, руху часток під дією різноманітних сил тощо. Процедурна анімація використовується для створення та моделювання системи частинок (дим, вогонь, вода), тканини і одягу, динаміки твердих тіл, динаміки волосся та хутра, а також для анімації гуманоїдних і негуманоїдних персонажів. У комп'ютерних іграх процедурна анімація часто використовується для таких простих речей, як повертання голови персонажа, коли гравець озирається на всі боки . Фізика Ragdoll (рус. Фізика «тканинної ляльки») може вважатися видом процедурної анімації. Фізика Ragdoll використовує фізичний движок для створення анімації смерті персонажа і його реалістичного падіння на поверхню. При використанні фізики Ragdoll персонаж складається з послідовності пов'язаних твердих тіл (руки, ноги, торс, голова і т. Д.), Які запрограмовані з використанням ньютоновой фізики, що діє на них. Завдяки фізики Ragdoll можуть бути створені дуже реалістичні анімації, які дуже складно створити, використовуючи традиційну зумовлену анімацію. Наприклад, з використанням фізики Ragdoll тіла персонажів можуть котитися або ковзати по похилих поверхнях, перевертатися, перекидатися і т. д., Причому кожен раз анімація буде іншою.
