分享一个挺棒的国外文章

文章名字是<Physics in animation or when classical approach is not enough>

文章网址：https://forum.cascadeur.com/articles/364-physics-in-animation-or-when-classical-approach-is-not-enough

(注意！！ 是机翻，不过大致意思是能懂的，同时这文章也在推广他们的软件Cascadeur，不过也讲了很多原理)

在观看电影或玩视频游戏时，有时我们会发现场景看起来不正确。但是，在大多数情况下，我们无法解释到底是什么错误。例如，我们可能看不到演员的电线，但我们凭直觉知道他的动作不是应该的。但是，那种感觉并没有欺骗我们。我们的大脑可以轻松识别不现实的运动。换句话说，我们总是注意到动画在物理上是不正确的。

现代动画可能非常复杂，并且需要花费很多时间。它是使用现实参考和运动捕捉数据创建的。然而，我们仍然一次又一次地遇到这些场景。这是为什么？

出人意料的是，部分问题是迪士尼非常流行的12条动画原理。它们效果很好，并且擅长展示如何创建动画。但是他们没有告诉我们任何有关使此动画逼真的内容。

这些原理是在1930年代引入的，至今仍被用作现代动画的基础。 2002年，索尼动画的主管杰里米·坎托（Jeremy Cantor）用他自己的另外12条原则补充了迪士尼的12条原则。通过引入作用于角色的力，它增进了对如何创建更好的动画的理解。这些力可以是内部的，例如重量或肌肉运动，也可以是外部的，例如重力或与空气，水或其他角色的相互作用。

但是，这些力必须由动画师手动施加。它们可以改善动画的外观和感觉，但是并不能真正使它更逼真。创建逼真的动画的关键是要考虑施加到角色的实际物理力以及这些力来自何处。这就是运动捕捉可以帮助我们解决的问题。由于它是在现实生活中完成的，因此它将捕获自然受到这些力影响的运动。

但是，运动捕捉也不总是解决方案。甚至用马遮挡简单的场景也意味着您需要租用宽敞的房屋，支付马匹的饲养和修饰费用，随后的清理费用等。

但是至少您会毫无疑问地找到一匹马-它存在于现实生活中。当您需要龙或超级英雄时，莫卡普无助。

基于物理的动画

奇怪的是，随着时间的流逝，越来越多的工具用于制作逼真的图像，渲染，模拟和编写着色器。只有动画不是这种趋势的一部分。

当我们的通用制作人Eugeny Dyabin开始制作第一个Shadow Fight原型时，他很惊讶地发现，任何现有软件都没有包含用于制作逼真的杂技的最基本工具-重心。实际上，即使到今天，动画师仍主要依靠视频参考并手动创建逼真的动作。

我们的一系列格斗游戏Shadow Shadow很大程度上依赖于动画。该项目取得了巨大的成功，并因其逼真的战斗动作而获得了许多赞誉。如果我们仅使用视频参考和Mocap，那将是不可能的。取得成功的原因之一是我们建立了Cascadeur-一种在游戏中创建物理上正确的动画的工具。

Cascadeur已经开发了大约10年，在这段时间内，我们了解到，我们只需要准确地计算运动的主要特征就可以使它逼真。这些特征是质心，角动量和支点处的力。

重心是角色最重要的点之一。它确定角色是否可以使姿势保持平衡。 查看每个人最喜欢的真人快打中的示例。Kitana踢了一脚，看上去很不现实，很奇怪。考虑到她的姿势和重心移动的方式，她应该像这样踢脚时向前跌倒。 这是一个类似的运动在现实生活中看起来如何比较。一个踢脚的人虽然旋转了一点，但与Kitana不同，他无意打任何人，并且能够保持平衡。

场景还可以包含两个或多个对象的相互重心。例如，当上图中的女孩扔下手套时，他们开始相互远离，但他们的共同质心仍保留在一个位置。 重心是非常惰性的点。它不能快速获得或失去能量，因此它的轨迹应该始终是平滑的，而角色身体部位的轨迹可以非常清晰。弹道学 要记住的另一件事是，如果角色在空中飞行，则无论他执行什么动作，其质心的轨迹都应始终是抛物线。它弹道运动，没有任何改变。

Cascadeur拥有创建这些弹道的工具。动画师只需创建一条曲线，设置起始和结束姿势，并在需要时在两者之间添加一些动画即可。曲线的高度可以手动调节，并确定角色在空中花费的时间。

设置完所有内容后，Cascadeur就会建立轨迹，我们要做的就是将角色的质心捕捉到弹道曲线上。结果是栩栩如生，物理上准确的飞行。

角动量

角动量将决定角色在任何给定姿势下如何旋转或旋转。它是角色惯性矩和旋转速度的乘积。

在下面的图像中，惯性矩显示为两个灰色圆圈，并且取决于角色的姿势折叠或打开的程度。它打开得越多，惯性矩就越大。 图像中的箭头表示旋转速度。当惯性矩较高时，字符会缓慢旋转，因为箭头需要更多时间才能通过整个圆圈。当圆圈较小时，箭头旋转更快。 溜冰者就是一个很好的例子。她的腿伸直时的旋转速度比收紧身体时慢。

角动量就像一个质心-一个非常惰性的值，不会突然出现或消失，而应平滑消失。当没有支点时，它还能在空中保留能量。因此，当您开始旋转时，所拥有的能量将一直保持到飞行结束。

所有这些细节实际上使手动创建空中旋转的逼真的动画几乎是不可能的，因为帧中的旋转应该如此精确。但是Cascadeur具有专用于此任务的工具。

我们需要的只是一个草稿动画-一个起点，一个着陆点以及一些中间的帧。然后，我们的算法将计算出在这些中间帧之间应该发生的精确旋转，并产生物理上正确的姿势。

支点上的力量

支点极大地影响了角色的动作，因此物理工具在帮助我们制作逼真的动画时需要识别它们。当支点处的作用力与施加到质心的力在同一条直线上时，则不会对旋转产生任何影响。如果没有，角色开始旋转。

Cascadeur能够为我们可视化这些作用力，并在预测角色的动作时将它们考虑在内，因此我们可以对某些情况进行建模。

例如，我们希望角色在跳上一列后采取特定的姿势。考虑到该支点，我们的软件可以自动计算所有必要的旋转角度，从而使角色以我们需要的姿势着地而不会跌落。

除了这些物理定律之外，我们还为战斗动画遵循其他2条原则。它们支持物理定律，我们称其为分离和补偿。

分离

分离是在一个地方积累力量并转移到另一地方。使用此原理，我们可以创建有力量感的动画。例如，在这里我们可以看到角色如何积累能量，然后站起来，然后用剑将他跳跃的全部能量投入打击。 跆拳道战士就是另一个例子。他非常强烈地旋转自己，然后他的身体几乎停止了，只有腿继续旋转。因此，他旋转的所有精力都转移到了腿上。

补偿

补偿是指在与运动的主要方向相反的方向上运动一个或几个角色身体部位。这对于保持平衡，使质心运动的中心平滑或两者兼有是必要的。

这是连连击。当角色攻击时，他将连ail移过头顶。连fl是沉重的，所以如果角色不做任何事情，它将把他拉回原处，并且他会掉下去。 为了补偿这种运动，他将身体向前移动并进一步转动。他们相互的质心向上移动，然后下降。同时，角色的质心始终向前移动以补偿此动作。

结论

动画的逼真度通常会因小细节而损坏-质心不能正确移动，或者旋转力矩在错误的时间加速。这些小东西一经积累，就变得引人注目，并破坏了整个画面。

这12条原则是动画师的重要基础，但不足以创建逼真的动作。我们认为这些原理可以通过基于物理的工具得到极大的补充。这样，动画制作人员将可以自由地专注于艺术创意，而将复杂的物理准确性问题留给了软件。

搞软件的总想一键搞定所有，这样大家都失业了

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学到了

谢谢分享

小鱼007 发表于 2020-3-12 10:09
求这个软件！

这软件目前还在beta，得自己去官网申请测试资格

谢谢楼主分享

受益匪浅 多谢大神分享

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