کنترل انیمیشن با دینامیک

موضوع : کنترل انیمیشن با دینامیک

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

در اين مقاله مزايا و معايب كينماتيك و ديناميك در كنترل حركت براي متحرك سازي كاراكترهاي سه بعدي بحث مي كنيم در اين مقاله يك سيستم كنترل حركت براساس ديناميك ارائه ميدهيم .
برنامه هاي چنين سيستمي بخصوص در محيط راه رفتن و چنگ انداختن مي‌باشند . اين نشان مي دهد كه شبيه سازي نوشتن يك نامه يك پروسه مناسب ديناميك است براي اينميشن دست آمدت علم حركت وكينماتيك قابل اطمينان تر است شكل تغيير فرم سطح نيز بصورت كامل مورد توجه قرار گرفته است .
لغات كليدي : كينماتيك يا علم حركت ، ديناميك كاراكترهاي سه بعدي راه رفتن و نوشتن بدست آوردن و چنگ زدن .
معرفي :
در اين مقاله ما مشكل مهم حالت گرفتن بازوها و حركت دادن در انيميشن انسان را مورد  بررسي قرار مي دهيم : چه زاويه اي براي شانه ها داشته باشد . آرنج و مچ لازم است در حاليكه دست بايد به يك موقعيت خاصي ودر
نقطه اي از فضا حركت كند ؟
چگونه بازو را بصورت واقعي براي مثلا نوشتن يك نامه متحرك سازي كنيم؟
اين اساسا يك مشكل كنترل حركت است . براي حل اين مشكل راههاي مختلفي توضيح داده شده و كلاسه بندي شده اند .
در قدم اول تست و پويو در سال 1988 مدلها را در مدلهاي كنيماتيك ديناميك كلاسه بندي كردند مدلهاي كينماتيك حركت را از موقعيت ها ايجاد مي كردند وهمچنين از روي سرعت و شتاب مدلهاي ديناميك حركت را با يكسري فشارها و چرخشها توصيف مي كردند كه از اطلاعات كينماتيك بدست
مي‌آمد.
سيستمها همچنين مي توانند براساس خصوصيات حركت هايي كه اجازه دادند كلاسه بندي شوند . براي مثال ژلتور ( 1985) سيستمهاي انيميشن را با راهنمايي و مرحله متحرك ساز ياسيستم مرحله اجرا كلاسه بندي كرد راهنمايي : در اين سيستمها متحرك ساز بصورت كامل جزئيات حركت را تعريف مي كند .
در اين جا هيچ نوع تعريف كار بردي برا ي هماهنگي با حركت يا هماهنگي نيست . سيستمهاي راهنمايي شامل ضبط حركت ، الحلق شكل ، سيستمهاي
تغيير شكل كليدي و سيستمهاي براساس ثبت مي باشند .
مرحله متحرك ساز :
اين سيستمها بصورتي تعريف شده اند كه به متحرك ساز اجازه ايجاد حركت الگوريتمي را مي دهند .
 مرحله كاري : اين سيستمها بايد براي اجراي برنامه هاي موتور براي كنترل كاراكترها زمانبندي شوند .
كينماتيك ( علم حركت ):
مشكل كينماتيك هاي مستقيم شامل پيدا كردن موقعيت و چرخش يك كار دستي با توجه به منبع ثابت شده سيستم هماهنگ مانند يك عملگر زماني بدون توجه به فشارها ويا لحظه هاي ايجاد حركت مي باشد . يك كينماتيك نوعي يك انيميشن پارامتر يك است كه شامل مشخهصه هايي براي بعضي موقعيتهاي كليدي زاويه هاي مختلف براي اتصال هاي كاراكتر اسكلتي دارد .
يك اسكلت بصورت مجموعه قطعات بهم متصل شده تعريف مي شود كه برابر با اعضا بدن و مفاصل مي باشد مفصل تقاطع دو قطعه است يعني يك نقطه اي اسكلتي است هايي كه بازويي كه متصل است به آن نقطه حركت مي كند زاويه بين دو قطعه زاويه مفصل ناميده مي شود .
يك مفصل حداكثر سه مدل زاويه مي گيرد . انحناء چرخش محوري و حركت پيچش حركت انحناء يك چرخش دست است كه با مفصل تاثير مي گردد و روي حركت تمام بازوهاي متصل به اين مفصل تاثير مي گذارد اين حركت انحناء با نقطه اتصال مفصل و محور انحناء كه تعريف شده است رابطه دارد .
چرخش محوري يك گردش از محور انحناء هول بازو ايجاد مي كند كه با مفصل تاثير مي گيرد .
پيچ خوردگي يك پيچش روي بازها ايجاد مي كند كه با مفصل تاثير مي گيرد حركت محور پيچش شباهت به حركت چرخش محوري دارد .
اين يك ضرورت است كه ما نقاط ثابت داشته باشيم براي مثال براي ساخت يك كاراكتر نشسته يك نقطه ثابت بايد براي پاها تعريف شود تا از بالا رفتن كل پا ( لنگ ) جلوگيري كند .
براي راه رفتن نقطه ثابت بايد از يك پايه هاي ديگر تغيير كند در يك سكانس انيميشن نقطه ثابت ممكن است تغيير كند .
هر موقعيت كليدي شامل موقعيت باز ديگر در يك بازه زماني است بنابراين
يك سكانس انيميشن از يك سري موقعيتهاي كليدي تشكيل مي شود حركت اسكلت توسط درج مقدار زاويه هر مفصل كه براي اسكلت تعريف شده است محاسبه مي شود كه اين كار توسط نوارهاي باريك انجام مي شود .
تغيير نوارهاي منحني با تغيير پارامترهاي منحني ممكن است در كل براي ساخت يك سكانس انيميشن لازم است كه :
1-    تصميم گيري در مورد حركت بازيگر بنابه داستان سكانس
2-    تعريف زاويه هاي مفصلي براي زمانهاي مشخص شده
3-    تعيين پارامترهاي نواري براي الحاق
شكل كينماتيك معكوس شامل تعيين مفصلهاي متغيير كه موقعيت و جهت آخر كنترل كننده را با توجه به سيستم متعادل مرجع مي گيرد . اين مشكل كليدي است چون متغيرهاي مستقل در يك ربات ويك بازيگر مصنوعي متغيرهاي مفصلي هستند .
متاسفانه تغيير شكل موقعيت از كار تيشن تا مفصل مربوط عموما يك راه حل بسته ندارد .
بهرحال يكسري ترتيب هاي خاص محورهاي مفصلي كه براي راه حلهاي بسته موجود است وجود دارد .
براي مثال كنترلرها 6 مفصل دارند . چايي كه سه مفصل نزديكتر به آخرين تاثير گذار همه پيچيده هستند ومحورهاي آنها حول يك نقطه يعني مچ است همانطور كه توسط فيتر استون توضيح داده شد ، مشكل مشكل مي تواند به دو مشكل شكسته شود :
1-  پيدا كردن مقدار اولين سه متغيرهاي مفصل براي تعيين درست موقعيت مچ
2-  پيدا كردن مقدار زاويه هاي مفصل مچ كه تاثير گذار نهايي را بصورت صحيح بچرخاند و چرخش محاسبه شده مچ را از شماره 1 بگيرد .
براي ايجاد يك بازيگر نشسته روي صندلي ، بعنوان مثال لازم است كه اتصالات پا مشخص شود وهمچنين اتصالات روي دست و استخوانها .
يك سيستم كه اجازه تعيين فقط كه محدود در يك بازه زماني را دارد يك روش مناسب براي حل اين مشكل نيست . با دلر راتال ( 1987) يك الگوريتم معرفي كرد براي حل توقفهاي مختلف كه در كينماتيك استفاده مي شدند در سيستم آنها كار بر بايد هميشه اجراي هر وقفه د ريك مورد رخدادرا كه همه آنها نمي توانند مشابه هم باشند را تعيين كند .
كنترل  اينميشن با ديناميك
فهرست مطالب
كنترل  اينميشن با ديناميك    1
معرفي :    1
مرحله متحرك ساز :    3
كينماتيك ( علم حركت ):    3
ديناميك :    10
نگاه جامع كنترلي به متحرك مصنوعي    22
عملكرد مصنوعي    22
انيميشن كامپيوتري سنتي    24
قيود مكاني    26
كنترل حركت قابل تنظيم    30
تعيين مسير    33
برنامه ريزي    34
راه رفتن    38
گرفتن    38
صحبت كردن    39
مقدمه Ahstract    42
انيميشن ، شبيه سازي ، تجسم    43
معرفي    43
تحول اولين : انيميشن بر مبناي فيزيك    43
واقعي گرايي حركت    44
واقعي گرايي نور    44
تحول دوم : تجسم مدلهاي علمي    45
شبيه سازي و انيميشن درتجسم سازي علمي شبيه سازي    46
انيميشن كامپيوتر    47
كنترل حركت در تجسم سازي علمي    48