Анализ, он, конечно, и в Африке анализ. Хотя можно довольно долго смотреть на бегающую собаку, так и не поняв, как потом всё это повторить на компьютере. Согласитесь, что в любом деле можно достигнуть горазда лучших результатов, если иметь план своей работы. Я же провожу анализ приблизительно в следующей последовательности:

1) общее исследование
a. на продолжительность анимации
b. степень участия частей тела в анимации
c. основные расстояния при перемещениях

2) первичные действия
a. я приступаю к анимированию начиная с тех частей тела, которые несут непосредственную смысловую нагрузку анимации. Чаще всего под подобную категорию попадают ноги и центр тяжести, за который я тягаю персонажа в пространстве
b. стараюсь как можно больше узнать о позах во время движения «основных» для данной анимации частей тела.

3) вторичные детали
a. вторичные детали чаще всего подчеркивают значимость первичных действий. Это могут быть содрогания, колебания, как следствие совершения того или иного действия. А если это, например, руки, то они часто являются вспомогательными элементами при движении.

Теперь я продемонстрирую метод анализа на примере анимаций ходьбы и бега персонажа.

Ходьба

Введение

Ходьба – это наиболее часто встречающаяся в нашей жизни, можно так сказать, базовая анимация. Существует различные стили ходьбы, однако, технология моделирования самого движения при этом, практически, одинаковая.

Разделим анимацию на первичные и вторичные движения. Под первичными будем подразумевать основную часть анимации – движение тела в пространстве с перемещением ног, практически без участия рук, головы и позвоночника (руки желательно даже спрятать). Это задаст анимации черновой вариант, после которого можно будет перейти к вторичным движениям: покачиваниям плечами, управлением позвоночником и т.п. деталям, придающим движению персонажа больше реализма.

Анализ ходьбы я проведу на Biped скелете, олицетворяющем самого обычного «земного» человека.

Представлю сразу некоторые размерности, за которые можно было бы зацепиться при анимировании:

1) расстояние шага составляет примерно половину высоты персонажа

2) продолжительность выполнения двух шагов равняется примерно 30 кадрам или одной секунде.
заметьте, что я везде вставляю слово примерно, потому что значения не являются правилом, а всего лишь опорой.

Первичные движения

Обратите внимание на ключевые позы при движении ног:

< Рисунок 1 >

Представленные выше 6 ключевых кадров для каждой ноги и плюс перемещение COM’а составляют в целом основу всей ходьбы. Однако, здесь возникает небольшая проблема, связанная с интерполяцией значений. Т.е. на моделировании анимации двух шагов дело может не закончиться, потому что последние ключевые кадры должны плавно перетекать в первые, анимация должна повторяться, сохраняя постоянство. Помощь в решении этой проблемы может оказать следующее:

Использование любого средства по микшированию, позволяющего выполнить повторение движения. Это может быть, например, Motion Flow.

Создание 6 шагов анимации ходьбы, из которых средние 2 шага могут полноценно уже использоваться для экспортирования в игру и т.д.

Заметки по движению ног:

1) Помните, что вынесение левой ноги вперёд сопровождается вынесением вперёд правой руки и наоборот. Такое движение необходимо человеку, чтобы сохранять равновесие.

2) Когда человек наступает на ногу, его тело немного опускается вниз, когда же он выносит ногу – поднимается вверх. Причём, покачивание должно происходить плавно и периодически, как будто вычерчивая график синусоиды.

3) Не забывайте о ширине ног, потому что мужчины часто держат ноги широко (особенно если это касается воинов).

4) Редко когда ходьба проходит с прямыми, как кирпичи, стопами. Нет, стопы желательно развернуть. Пусть даже он будет косолапым. Во всяком случае, не оставляйте ноги ровными шпалами, это нереалистично.

5) Перед тем как вынести ногу, человек наступает на носок и с него уже двигается дальше. Добавьте эту деталь, чтобы показать наличие пальцев у персонажа. Даже обувь прогибается в носке при ходьбе. Как можно увидеть из кадров на рисунке 1, человек наступает на ногу с пятки.

Есть проблема, связанная с выворачиванием бёдер в CStudio. И проблема заключается в том, что их можно опустить или поднять, но повернуть вперёд назад вовсе нельзя. Я говорю о манипуляциях с костью таза (Pelvis). Разрешить подобный конфликт можно через вращение в одно направление COM’а (ноги должны быть «привязаны» к земле) и в противоположное направление позвонков. Последнее необходимо для того, чтобы верхняя часть тела «смотрела» вперёд.

Вторичные детали

Заметки по поводу движения верхней части туловища:

1) Одна рука должна быть впереди, в то время как персонаж наступает на пятку. Затем начинается её движение назад, однако она сгибается в локте и за счёт этого остаётся ещё какое-то время впереди. Не забывайте, что рука вращается при ходьбе не только в плечевом суставе, но и в локтевом тоже.

2) При опоре на ногу соответствующее плечо должно опускаться. Вслед за ним и искривляется позвоночник по дуге. Подобный процесс можно отобразить в следующей последовательности. Нога выноситься вперёд, плечо медленно опускается. Противоположная рука также выноситься вперёд, вслед за ней немного разворачиваются и плечи. Затем вес переноситься на ногу (персонаж наступает на неё) и плечо резко опускается пониже. В это же время, если смотреть сверху, плечи уравниваются.

3) Очень эффектно можно приукрасить внешний вид анимации через покачивание головы во время ходьбы. Когда одна нога «весит в воздухе» на уровне другой – голова смотрит прямо. Затем начинается незначительно движение головы вверх и вперёд. Когда человек ступает на пятку – голова на своей исходной позиции.

«Ходьба»

Теперь, после всех перечисленных заметок, осталось только реализовать данное движение на практике.

Загрузите сцену из файла «walk_start». Ничего особенного вы не найдёте в этой сцене, за исключением обычного скелета Biped, которого мы и будем анимировать.

Создайте 9 шагов при Walk Footstep равным 18 и Double Support равным 3. Каждый полученный шаг разверните на 10 градусов по оси Z (носки врозь).

Итак, CStudio сгенерировало нам наброски ходьбы, и ключевые опорные кадры мы уже имеем, осталось только всё настроить подобающим образом, добавить немного реализма.

Переходим к настройке анимации ног (включите режим «Авто ключа»):

1. Бедро (Pelvis) в каждом её кадре нужно развернуть на 10 градусов в таком направлении, чтобы нога, на которой скелет Biped стоит в данном кадре, выпрямилась.

2. Редактируем положение отрыва ноги от земли (lift). Чтобы легче «выловить» нужное состояние ноги, включите режим показа этого самого состояния . Во всех найденных для обеих ног кадрах разверните верхние фаланги пальцев на 30 градусов по оси Z. Как удобно выделить сразу все фаланги? Достаточно выделить стопу (Feet) и перевести это выделение на потомков нажатием кнопки «PageDown» на клавиатуре. Теперь можете разворачивать их. В итоге пальцы должны плотно прилегать к поверхности (воображаемая поверхность, по которой ходит персонаж), а пятка висеть «в воздухе».

Следующий перечень ключей для редактирования – это положение ноги в перемещении (move), а именно - положение, аналогичное 1-му и 4-му кадру рисунка № 1. В подобном кадре ногу нужно немного поднять вверх (2 единицы) и опустить чуть-чуть стопу (поворот 20 градусов по оси Z) В каждом таком кадре и после него трёх последующих значение натяжения (tension) для ключа нужно установить в 25 (проще для этого обратиться к утилите «Normal Tension»). Для быстрого перемещения по ключевым кадрам удобно воспользоваться «режимом ключа», который активируется соответствующей кнопкой .

3. Добавляем новый слой, в котором редактируем нулевой кадр:
- Calf – кости ноги разворачиваем друг от друга на 10 градусов (ось X).
- Опустите ноги вниз до их полного выпрямления (хватайте за пятки и тяните вниз), а затем поднимите центр тяжести так, чтобы ноги оказались примерно на той же высоте, что и были раньше (удобно равнять по линии оси сетки в виде сбоку).

Давайте теперь посмотрим на полученный результат. Для этого зайдите в диалог конфигурации времени (Time Configuration) и укажите начальное время (Start time) равное 67-ми, а продолжительность (length) – 30-ти. Теперь активируйте режим движения на месте (In place mode) и проиграйте анимацию. Скелет будет идти на месте до тех пор, пока вы не остановите воспроизведение анимации (или пока свет не выключат:)).

Верните конфигурацию времени к своему первоначальному диапазону, а именно к начальному времени (Start time) 0 и продолжительности (length) 138.

Настройка верхней части тела:

1. Если вы спрятали руки скелета, то теперь их самое время показать. Не знаю, как CStudio рассчитал вам ключи, однако у меня появляется небольшой казус. Он заключается в том, что правая рука качается при ходьбе значительно меньше левой, как будто у них разные траектории. Такого рода недочёт стал возникать у меня только в новых версиях CStudio, но, в любом случае, с ним легко справиться. Если вашего Biped’а также немного «перекосило», то давайте это подправим.

Убедитесь, что вы находитесь на уровне слоя-оригинала. Выделите всю левую руку (все кости руки) и скопируйте её траекторию (Track), затем перенесите выделение на кости правой руки и вставьте только что скопированный путь. В итоге, руки будут одинаково двигаться. Выделите все анимационные ключи правой руки (кроме первого) и сдвиньте их на 15 кадров влево. Вот и всё, что требовалось для исправления.

2. Перейдите к первому слою, который мы уже использовали для коррекции позы ног, теперь будем его использовать для коррекции позы позвоночника, рук и головы. Если режим «Авто ключа» выключен, то вновь активируйте его.
Голову опустите на 15 градусов (ось Z), а позвонки поверните по оси Z следующим образом:

Spine на 5 градусов
- spine1 на -10 градусов
- spine2 на 15 градусов

Другие разновидности ходьбы

В предыдущих упражнениях мы занимались воспроизведением обычной ходьбы. Однако персонажи могут перемещаться множеством других способов: бежать, двигаться вприпрыжку, волочить ноги, идти на цыпочках и т.д. Индивидуальность персонажа выражается в походке, и многие художники-аниматоры считают, что она является ключевой частью его характера. Походка персонажей Джона Уэйна, например, резко отличается от походки героев Гручо Маркса. Узнаваемость персонажа подразумевает узнаваемость его походки. Проанализируем несколько видов перемещения.

Бег

Бег - это не просто ускоренная ходьба. Его лучше представлять не как постоянное падение, а как серию прыжков вперед, во время которых тело намного сильнее, чем при ходьбе, наклоняется вперед. В ней одна нога всегда касается земли, а во время бега иногда обе ноги находятся в воздухе. Размеры таких прыжков превышают максимально возможную длину шага при ходьбе.

Другие разновидности ходьбы

Один шаг при беге может занимать всего несколько кадров. Если вы хотите показать очень быстрый бег, необходимо использовать размытие в движении, чтобы избежать стробоскопического эффекта при движении ног и стоп. Посмотрите на бегущий персонаж и обратите внимание на различия между ходьбой и бегом. На рисунках показаны фазы бега. Рис. 9.15 иллюстрирует положение, в котором нога соприкасается с землей: тело наклонено вперед, а ноги разнесены гораздо дальше, чем во время ходьбы. Потом нога касается земли и принимает позицию отдачи, благодаря чему смягчается толчок. Как и при ходьбе, это самая низкая точка цикла. Под действием импульса тела нога сгибается еще сильнее. Для удержания равновесия центр тяжести тела находится над ногой, касающейся земли (рис. 9.16). Следующая поза аналогична проходной, которая возникает в середине шага. В этой точке цикла находящаяся на земле нога толкает тело вверх и вперед (рис. 9.17). Самая высокая точка цикла возникает в момент, когда тело оторвалось от земли (рис. 9.18). И наконец, нога касается земли и начинается новый прыжок (рис. 9.19). Как и при ходьбе, вторая половина цикла должна быть зеркальным отражением первой. Вес тела распределяется таким образом, что его центр тяжести находится над ногой, касающейся земли.

Рис. 9.15. Нога соприкасается с землей

Рис. 9.16. Касающаяся земли нога смягчает толчок

Рис. 9.17. Находящаяся на земле нога толкает тело вверх и вперед

Рис. 9.18. Тело оторвалось от земли

Рис. 9.19. Нога касается земли, и начинается новый прыжок

Бег вприпрыжку

Бег вприпрыжку - еще один вид перемещения, резко отличающийся от ходьбы. Персонаж подскакивает, оттолкнувшись от земли ногой и приземляется на нее же, а затем меняет ногу и выполняет следующий прыжок. Хотя рисунок движения стоп меняется, основные принципы соблюдения равновесия остаются неизменными. Таз, плечи и позвоночник персонажа движутся согласованно для поддержания равновесия скелета. Далее на рисунках представлены кадры анимации, созданной Энджи Джоунс, которые демонстрируют основные движения ног и тела. Бет вприпрыжку начинается практически так же, как и ходьба, - ноги разнесены (рис. 9.20). Но такой бег в основном осуществляется на носках ног. Затем вес переносится на выставленную вперед ногу (в данном случае на передний носок), как показано на рис. 9.21. Следующая фаза: одна нога отталкивается от земли, в результате чего персонаж совершает небольшой прыжок или скачок, другая движется вперед по мере поворота таза (рис. 9.22). В середине прыжка отставленная назад нога перемещается в сторону движения тела, выставленная вперед конечность высоко поднята и сильно согнута в колене (рис. 9.23). Наконец, персонаж приземляется на отставленную назад ногу, а другая все еще поднята (рис. 9.24).

На компакт-диске в папке Chapter09 имеется видеоклип Skip, демонстрирующий бег вприпрыжку.

Рис. 9.20. Начальная фаза, ноги разнесены

Рис. 9.21. Вес переносится на одну ногу

Рис. 9.22. Совершается прыжок

Рис. 9.23. Изменение положения ног

Рис. 9.24. Приземление на одну ногу

Рис. 9.25. Земли касается и другая нога

Крадущаяся походка

Аниматоры любят воссоздавать в фильмах ходьбу на цыпочках - разновидность основной ходьбы, в которой персонаж идет на носках. Обычно ее используют, чтобы показать бесшумное движение героя. Походка крадущегося человечка, анимация которой была выполнена также Энджи Джоунс, начинается как обычная ходьба, с той лишь разницей, что персонаж стоит на носках (рис. 9.26). Центр его тяжести смещается, поэтому герой вытягивает руки. Затем он принимает позицию отдачи. Обратите внимание, что стопы находятся очень близко к земле, чтобы облегчить удержание равновесия (рис. 9.27). Следующая позиция - проходная. При ходьбе на цыпочках стоящая на земле нога не выпрямляется, как при обычной ходьбе (рис. 9.28). Перед тем как свободная нога коснется земли, персонаж на 1 клоняется для удержания равновесия (рис. 9.29). На этом цикл завершен, и можно начать следующий шаг с другой ноги (рис. 9.30).

Рис. 9.26 Персонаж стоит на носках

Рис. 9.27 Позиция отдачи

Рис. 9.28 Проходная позиция

Рис. 9.29 . Персонаж немного наклоняется

Рис. 9.30 Цикл завершен

Анимация ходьбы на четырех ногах

По сравнению с анимацией ходьбы на двух ногах воспроизвести ходьбу на четырех ногах вдвойне сложнее. Прежде всего, анатомия большинства четвероногих животных (а также птиц и динозавров) кардинальным образом отличается от анатомии приматов. Например, лошадь перемещается, отталкиваясь от земли пальцами, так как ее «пятки» находятся примерно на уровне колена человека.

Чтобы реалистично имитировать перемещение на четырех ногах, придется изучить движение настоящих животных. Возьмите с собой в зоопарк видеокамеру или просмотрите документальный видеофильм о природе и постарайтесь понять механизм движения животных.

Четвероногие животные передвигаются не только обычным шагом, их походка может быть не менее разнообразной, чем у человека. Частота шагов животного увеличивается по мере возрастания скорости. Различные темпы ходьбы и бега называются шагом, рысью и галопом, хотя далеко не все животные способны развивать большую скорость. Например, слон всегда движется шагом и никогда не меняет походку - лишь изменяет скорость.

Когда лошадь идет шагом, ее ноги перемещаются почти так же, как руки и ноги человека: если правая задняя нога отставляется назад, правая передняя нога выносится вперед, а левые ноги движутся в противоположном направлении (рис. 9.31). При смене шага все меняется. При беге полным галопом передние ноги лошади движутся синхронно и выносятся вперед и назад почти одновременно. Задние ноги движутся также синхронно (рис. 9.32).

Рис. 9.31. Шаг

Существует прием, позволяющий придавать четвероногим персонажам «мультяшный» вид. Вспомните цирковую сцену, в которой два клоуна изображают лошадь. Подобную ходьбу можно воссоздать как перемещение на двух парах ног, задав разные ограничители в суставах и сконструировав комбинацию тел.

Рис. 9.32. Галоп

Рис. 9.33 Кадр анимации мультипликационного героя

Задние ноги изображенной на рис. 9.33 собаки сгибаются неправдоподобно для животного и напоминают движение ног человека. Но мультипликационный характер персонажа позволяет художнику-аниматору перемещать собаку таким образом.

Заключение

Анимация ходьбы - довольно специфичная задача, при решении которой необходимо правильно воспроизвести движение и вес персонажа, а также расположить части его тела, соблюдая баланс между ними. Овладев основами имитации ходьбы и бега, вы постепенно научитесь изменять движение персонажей, и их походки будут различаться в зависимости от настроения или характера. Подобно тому, как музыканты вначале разучивают гаммы, а потом" овладевают импровизацией, художники-аниматоры познают механизмы ходьбы, чтобы впоследствии создавать яркие и запоминающиеся персонажи.

Стоимость услуг каждой представительницы древнейшей профессии, сотрудничающей с нашей компанией, представлены у нас на сайте. Поэтому каждый потенциальный клиент легко может убедиться в том, что секс- досуг сегодня доступный. Молодой юноша и опытный старец выберет девушку по своему вкусу.

Anima - это душа, отличающая живое от мертвого. Аристотелевская душа - это принцип движения, проявляющегося в четырёх видах: перемещение, превращение, убывание и возрастание. Спустя почти две с половиной тысячи лет мы используем те же категории в компьютерной графике. Скелетная анимация определяет перемещение, морфинг служит для превращений, а убывание и возрастание это обычное масштабирование. Анимированная графика оживляет образ, вдыхает в картинку душу, и это, на мой взгляд, даже важнее, чем достоверная игра света и тени.

Создание качественных скелетных 3D анимаций сегодня, пожалуй, самая труднодоступная для инди разработчиков задача. Вероятно поэтому так мало инди игр в 3D, и так много проектов в стилях пиксель арта или примитивизма, а также бродилок без персонажей в кадре. Но теперь это соотношение может измениться…

Попробуйте сосчитать количество разнообразных анимаций в Uncharted 4. По моим оценкам там около часа уникальных движений, не считая лицевой анимации (850 выражений по словам авторов). Подобные игры задают фантастическую планку качества.

Примеры анимации Uncharted 4 (>40мб GIF)

Если физический рендеринг и создание качественно освещенных статичных сцен становятся доступны энтузиастам благодаря мощным бесплатным игровым движкам и инструментам 3D моделирования, то создание хорошей анимации требует оборудования для захвата движений и длительной кропотливой работы по их внедрению. Одна из самых доступных систем это костюм neuronmocap стоимостью порядка $1.5к без учета доставки.

Мне не удалось отыскать примеров создания хотя-бы близкой по уровню анимации при помощи ручного кадрового подхода или какой-либо процедурной анимации. Максимум что возможно сделать вручную, на мой взгляд, - это простые удары, быстрые движения и стилизованная мультяшная анимация. Но как сделать реалистичную ходьбу по лестнице, где очень много деталей, связанных с переносном центра тяжести и балансом тела? Невозможно их все воспроизвести вручную. Может быть я ошибаюсь, и кто-нибудь покажет работы специалистов такого уровня?..

Все это я вспоминаю для того, чтобы оценить по достоинству щедрый подарок от Mixamo . Он буквально открывает дверь на новый уровень для независимых разработчиков: компания Adobe купила Mixamo, и теперь 2.5 тысячи скелетных анимаций для персонажей они отдают совершенно бесплатно "for unlimited commercial or non commercial use ":
www.mixamo.com

Еще пол года назад можно было их получить только выложив порядка $36 000 (ну или спиратив в сети). Помимо анимаций компания также предлагает бесплатную версию инструмента для ригинга и скининга персонажей, инструмент для создания множественных уровней детализации с минимальными потерями качества (LOD), генератор персонажей и плагин для захвата лицевой анимации.

Получить качественные и разнообразные анимационные клипы это только первая часть задачи.
Вторая часть заключается в том, чтобы корректно использовать полученные анимации при управлении персонажем. Для этого сначала нужно решить, как вообще сдвигать персонажа в сцене: на основании данных самой анимации (1), либо на основании каких-то иных соображений (например физики твердого тела) (2). То есть, либо анимация будет вычисляться исходя из произвольного (физического) движения объекта в пространстве (2), либо само смещение в пространстве будет исходить из записанной анимации, игнорируя иные вмешательства (1).

У обоих подходов есть достоинства и недостатки. В прежние времена, до массового использования захвата движений, вопрос об этом почти не стоял - персонажи двигались процедурно, на основании каких-то простых принципов, а анимационные клипы просто проигрывались для некоторого соответствия этому движению. Но чем лучше становилась анимация и графика в целом, тем заметнее становилось несоответствие движения ног и смещения персонажа, а также неестветсвенность динамики движения.

Одним из ярких примеров может быть игра Guild Wars 2 где анимация движений и графика уже достаточно хороши, но вот большой диапазон возможных скоростей и направлений движения персонажа не обеспечен столь же большим набором анимаций, и персонажи либо буксуют на месте, либо проскальзывают вперед как по льду. Та же проблема долгое время преследует и игры на движке Gamebryo (серия TES: Morrowind, Skyrim), да и многие другие.

Настоящее движение человека нелинейно - сначала мы наклоняемся вперед, затем выбрасываем ногу, и только потом начинаем движение, быстро ускоряясь после соприкосновения стопы с землей, и двигаемся по инерции до следующего шага. Подобрать функцию, точно описывающую подобное движение, сложно, и редко кто вообще об этом задумывается. Что уж говорить о более сложных движениях - стрейфе, переходах между направлениями, торможением и поворотами.

Поэтому для достижения реализма нам в любом случае потребуется гигантский набор разнообразных клипов с движениями в различных направлениях, с различной скоростью, и т.п… Кроме того, анимационные клипы редко можно использовать изолированно, воспроизводя один за другим. Чаще всего в игре присутствует множество анимаций, между которыми не заготовлено специальных анимированных переходов. Поэтому для их симуляции применяется плавное смешивание через линейную интерполяцию поворотов костей. Для удобной настройки таких переходов используется т.н. конечный автомат или машина состояний (State machine). В UE и Unity для этого есть специальные инструменты: Persona и Mecanim . Каждый узел там это некоторое состояние скелетной модели (заготовленный анимационный клип или результат их смешения - Blend Tree). Когда выполнены некоторые заданные условия, осуществляется плавный переход из одного состояния в другое, во время которого оба оказывают пропорциональное времени влияние на повороты костей и смещение объекта. Таким образом достигается иллюзия непрерывности движения.

Состояние может быть не одиночным клипом, а смешанным по тому же принципу набором клипов (Blend Tree / Blend Space). Например из клипов движений персонажа в стороны можно выбрать несколько, смешав их пропорционально вектору желаемого движения, и получить движение под любым произвольным углом. Однако существуют такие анимации, для которых смешивание оборачивается некорректными позами. Например когда одна анимация двигает ноги персонажа вперед, а другая вбок, линейное смешивание может привести к пересечению ног друг с другом. Чтобы этого избежать нужно тщательно подбирать анимационные клипы, синхронизировать их фазу, длину и скорость, либо добавлять отдельный клип специально для данного вида движений. Все это сложная и кропотливая работа. И чем больше возможных состояний и переходов между ними, тем сложнее привести их в согласие друг с другом, и проследить за тем, чтобы все нужные переходы срабатывали когда это требуется.

1) Самым очевидным решением является захват движений реального актера при помощи Motion Capture и привязка смещения персонажа в игре к смещению «корневой кости» в самой анимации - принцип Root Motion. Тогда персонаж будет двигаться ровно так, как двигался актер во время записи.

Выглядит очень реалистично. Более того, это единственный способ достоверно воспроизвести сложные маневры вроде выпадов, уворотов и паррирования атак холодным оружием.

Но этот подход несет в себе и очевидные проблемы.

Допустим, персонаж хочет подвинуться к краю обрыва: актер на записи наклоняется, поднимает ногу и делает смелый широкий шаг по сцене. А персонаж шагает прямо в пропасть… Чтобы этого избежать, нужно прервать шаг где-то посередине, но это не только выглядит неестественно, но и затрудняет игроку выбор нужного момента из-за нелинейности движения, в котором может быть долгая подготовка (наклон), а затем резкое уверенное движение (шаг). Можно записать несколько вариантов движений. Допустим: осторожные маленькие шаги, нормальные, и бег. А затем смешать их по параметру требуемой скорости, который можно увеличивать линейно и предсказуемо. Но что если нам нужны движения в стороны? Значит для каждого варианта ширины шага нам нужны еще три-четыре варианта (за вычетом зеркальных). А еще персонаж должен уметь поворачивать во время движения. Значит для каждого варианта нам нужны движения с поворотом. А если поворот может быть быстрым и медленным? Значит еще раз умножаем число необходимых клипов на два. А теперь нам нужно движение по наклонной поверхности! А потом нам захочется, чтобы персонаж умел делать тоже самое вприсяди. Итого - просто сотни и тысячи вариантов анимации которые нужно смешивать и следить за тем, чтобы это происходило корректно и приводило к движениям с нужной скоростью. И все равно, во многих случаях управление будет ощущаться как «ватное», поскольку инерция актера и наша невозможность предусмотреть все возможные человеческие маневры будет лишать игрока контроля над персонажем. Эту проблему, к слову, прочувствовали на себе игроки в The Witcher 3, поэтому в одном из крупных обновлений разработчики внедрили альтернативный вариант управления, где анимация быстрее отзывается на управление в ущерб реализму. В шутерах же проблема нелинейности движения обретает особенно выраженный характер: игроку часто приходится выглядывать из-за угла и быстро уходить обратно, и момент резкой смены направления может очень отличаться - игроку требуется как можно скорее вернуться обратно за укрытие, а у нас нет возможности предсказать заранее, какой ширины шаг он планировал и проиграть соответствующую анимацию. Игроку, в свою очередь, будет трудно привыкнуть к ширине шага, которую делает его персонаж, и к скорости этого шага, чтобы прервать его вовремя.

Во-вторых, Root Motion плохо годится для сетевых игр. Нелинейность движения не только затрудняет игроку предсказание скорости, но и лишает нас возможности интерполировать и экстраполировать движение чтобы компенсировать сетевую задержку, что является очень важным и сложным аспектом в быстрых сетевых играх. Если смещение персонажа задается только анимацией, то трудно аналитически подобрать нужные параметры машины состояний (смешивающей разные анимации), которые приведут к движению персонажа в точно нужном нам направлении и с точно нужной нам скоростью (выбранных для компенсации расхождения). Если же сделать наоборот, так, что анимация будет ориентироваться на фактическое движение, то при коррекции расхождения между сервером и клиентом легко можно будет подобрать наиболее подходящую анимацию, и даже если она будет чуточку несоответствовать фактическому смещению, этого почти никто не заметит.

Поэтому техника Root Motion используется часто в одиночных играх от третьего лица, где управление осуществляется контекстуально - в зависимости от наличия укрытия, препятствия, режима движения или других обстоятельств, и редко применяется в сетевом режиме и MMOG.

Из последних заметных проектов, использующих Root Motion, можно выделить The Witcher 3 . Трудно переоценить усилия, вложенные в производство всех его движений.

Пример анимации The Witcher 3 и ее съемки

2) Другое решение обратно принципу Root Motion - нужно приводить анимацию в наиболее точное соответствие с произошедшим или планируемым движением. Тогда многие описанные выше проблемы решаются - движение персонажа можно сделать равноускоренным и предсказуемым с возможностью сколь угодно быстрой смены направления. Но как привести нелинейную и инерционную анимацию в соответствие с таким движением? Интересный комплексный подход описали разработчики игры Paragon. Суть его заключается в том, чтобы находить и проигрывать только нужную серию кадров анимации для достижения требуемого смещения/поворота, пропуская лишние. И использовать инверсную кинематику для модификации ширины шага.

Первая очевидная трудность при приведении анимации в соответствие с движением, в том, что движение уже произошло, а анимация еще не проиграна. Поэтому очень пригодится система предсказания движения, вычисляющая положение персонажа для следующего кадра. Затем, зная смещение, которое должен осуществить персонаж за следующий кадр, нужно пропустить столько кадров анимационного клипа движения, сколько будет нужно чтобы достичь требуемого смещения, и проиграть тот кадр, на котором требуемое смещение достигнуто. В таком случае анимация станет воспроизводиться с измененной скоростью, так, чтобы точно соответствовать фактическому смещению, и эта скорость может быть быстрее или медленнее оригинальной, поскольку невозможно заставить реального актера поддерживать постоянное ускорение или скорость. Данный подход позволит сгладить анимацию и привести в соответствие с любой сложной процедурной моделью движения, меняющейся во время игры (персонаж может выпить какое-нибудь ускоряющее зелье или оказаться замедлен противником). Недостатком, разумеется, является то, что анимация может стать менее реалистичной из-за сильных изменений в скорости. Однако на практике это дает очень хорошее окно доступных вариаций в котором нарушения скорости незаметны. А вкупе с поправками ширины шага при помощи инверсной кинематики, покрывает еще больший диапазон.

Но, к сожалению, этот метод довольно сильно нарушает привычный подход к анимированию, и поэтому я не смог найти простого способа реализовать его, например, с использованием стандартного анимационного компонента Unity. В Unreal Engine также пока нет необходимого функционала, однако разработчики обещают когда-нибудь перенести низкоуровневые наработки, сделанные для Paragon, в общедоступную версию движка. Основной сложностью является поиск и воспроизведение нужного кадра на основании данных о фактическом смещении и повороте. Для этого авторы предлагают делать пре-процессинг анимационных клипов и генерировать для каждого из них дополнительный блок данных: Distance Curve, в котором будут покадрово сохранены значения смещения и поворота корневой кости относительно начала или конца анимации. Затем, в ходе выборки, можно производить быстрый бинарный поиск нужного кадра, где достигнуты соответствующие параметры смещения и поворота, и воспроизводить его.

Пока же можно ограничиться прежним подходом, и делать менее точную подгонку скорости анимации к скорости планируемого движения, ориентируясь только на скорость персонажа за последний кадр. Самое главное - неплохой набор душ для экспериментов теперь имеется!

Теги:

• unity3d
• анимация
• машина состояний
• геймдев

Добавить метки

По просьбе Оксаны, сделал небольшой урок по анимации. Сразу говорю что опыта создания уроков у меня практически нету, так что приму конструктивную критику Итак приступим. Будем рассматривать прямо ходячих персонажей. О четвероногих братьях наших можно создать отдельную тему...Походка персонажа определяет его характер и в первую очередь бросается в глаза зрителю. Многие считают анимацию походки сложным занятием, но на самом деле это не совсем так. Разумеется для каждого персонажа нужен свой подход. Малейшая ошибка в одном кадре испортит всю анимацию. Тем не менее следуя определённому алгоритму можно избежать этих ошибок.

Немного скучной теории В большинстве случаев походку можно представить в виде комбинации четырёх состояний: контакт, отрыв, проход и высшая точка. В каждом из этих состояний у персонажа меняется положение рук и ног, а так же изменяется высота персонажа. В состоянии "высшей точки" голова персонажа находится в наивысшем положении а в состоянии "отрыва" в самом низком. Говорят начинать рисовать цикл нужно с "контакта" иначе неизбежно появятся проблемы. Очевидно, что когда правая нога находится в заднем положении то левая рука выходит вперёд и наоборот. Такие положения называются conterpose. Отдельное название данной позе придумали не с проста. С её помощью в анимации походки достигается равновесие (обе стороны тела уравновешиваются). Любая анимация без равновесия выглядит неестественно. В состоянии "проход" видна только одна рука, расположенная почти параллельно туловищу. Анимация походки может быть выполнена двумя способами: когда персонаж марширует на месте, а сдвигается фон, и когда он смещается по экрану. Первый способ более универсальный, но бывает сложно подобрать скорость фона и вписать его в окружение. Теперь о анимации на слайдах. Обезьяны - это мой первый опыт покадровой анимации. Используя алгоритм, была получена не плохая анимация походки гориллы. С анимацией бега в моём случае получилось немного сложней. Во первых добавилось количество ключевых кадров с 8 до 22. Чем больше промежуточных кадров, тем плавнее анимация. И тут еще учитывались движения ушей и языка, дыхание и т. д. Ну а на самом деле, анимацию бега тоже можно уместить в 8 кадров. Бороздя просторы интернета я нарыл множество раскадровак анимации, которые с каждым днём пополняют мою коллекцию. Вот одна из них:

Чудесно не правда ли? Присоединив ту теорию к данным рисункам можно оживить своего персонажа и придать ему настроение. Когда я делал баннер с пандой у меня не было этой картинки. Я наблюдал за бегающими детьми во дворе, заставлял брата бегать туда-сюда, смотрел мультики И всё делал методом проб и ошибок (мой любимый метод). Об анимации походки можно ещё много рассказывать, например как быть когда нужно анимировать персонажа изображённого не в профиль и высветлять многие другие проблемы. Но зная те основы и добавив немного воображения и физики можно добиться неимоверных результатов.Надеюсь, что статья получилась не очень занудной. И так же надеюсь что у вас анимация получится лучше и плавнее, чем у меня. Если я упустил какой-то важный момент и у вас есть что добавить - милости просим. Все недочёты и промахи (если таковые найдутся) постараюсь исправить в следующем уроке посвящённом скроллингу фона во флеш с помощью as3.

Взято с сайта: http://www.idleworm.com/
Перевод: muxacko

Многие люди боятся анимировать походку. Одновременно выполняется несколько действий и, кажется, что правильно изобразить их все просто невозможно. Единственная ошибка на самом первом рисунке может испортить всю сцену. Тем не менее, процесс можно разбить на несколько шагов, что поможет значительно облегчить работу.

Любую походку можно представить в виде комбинации четырех различных поз:

• Контакт (Contact),
• Отрыв (Recoil),
• Проход (Passing),
• Высшая точка (High point).

Эти четыре позы и пара промежуточных кадров между ними образуют один цикл. Из них всех самой важной является "Контакт". Как только вы нарисовали его, считайте, что 80% работы сделано. Но, если была допущена ошибка, то потом ее будет очень сложно исправить. Следовательно, если вы "сразу" уделите "Контакту" самое пристальное внимание, то избежите проблем в будущем.

На картинке ниже приведено изображение контакта спереди и сбоку.

Внимательно присмотритесь к этой позе. Вы должны заметить несколько очень важных деталей: в этой позе ступня отставлена наиболее далеко. Именно поэтому она и является наиболее важной во всем цикле. Вы можете спланировать всю последовательность кадров просто располагая смежные позы таким образом чтобы они переходили одна в другую.

Некоторые аниматоры считают, что наиболее важными являются позы отрыва (Recoil) и высшей точки (Hight point), т.к. голова находится в самом нижнем и самом высоком положении. Это неверно. Поза контакта - основной строительный блок всего цикла походки. Если вы начнете цикл не с нее, то будете обречены. Это очевидно.

Положение, когда правая нога находится впереди, а правая рука позади(и наоборот) называется "противопозой" (counterpose). С ее помощью природа заботится о сохранении устойчивости во время ходьбы: одна сторона тела уравновешивается другой. В хорошей анимации такие "уравновешивание" присутствуют всегда. Если анимация кажется вам слабой или неестественной, то скорей всего это потому, что были упущены уравновешивания.

Вы можете думать о походке как о серии "падений". При движении, персонаж наклоняется, "падает вперед". Но его задняя нога всегда успешно переносится вперед, что бы поймать и удержать тело до наступления следующего "падения". Здесь используются многие основные приемы анимации, в том числе и те, которые были перечислены в уроке "Прыгающий мяч". Посмотрите на вид спереди.

Я нарисовал воображаемые цилиндры что бы показать направление плеч и бедер. Еще раз, в то время как одно (плечо или бедро) движется вперед, другое - назад, один торец идет вверх, другой вниз.

Этот прием имеет еще одно название - крутящий момент ("Torque"). Он является основополагающим принципом для создания хорошей позы и должен быть составляющим элементом практически любого рисунка фигуры, который вы делаете. Микеланджело всегда использовал крутящий момент в своих скульптурах, создавая динамические, живые позы, даже если это были просто стоящие люди. Одно бедро принимает на себя вес, в то время как другое пассивно обеспечивает баланс. Тело достаточно редко бывает симметричным: на самом деле, симметрия может стать вашим врагом.

Теперь давайте рассмотрим позу отрыва, вторую основную позу цикла.

Это кадр, на котором персонаж отталкивается от земли. Также он изображает самую низкую позу в цикле. Руки персонажа находятся на самом большом удалении от тела в результате силы удара о землю. Передняя нога полностью соприкасается земли, а задняя только что оторвалась от нее.

Запомните: передняя года находится прямо под туловищем, поддерживая вес. Слишком много начинающих рисуют позу отрыва таким образом, что нога находится не под телом, а на несколько дюймов впереди. Попытайтесь избежать этого.

Что бы ничего не усложнять, давайте пропустим позу прохождения (passing): она является практически промежуточной. Давайте посмотрим на верхнюю точку (hight point).

Это самая высокая точка в цикле. Тело персонажа максимально вытягивается в тот момент, когда он поднимает ведущую ногу чтобы перейти к следующей позе контакта. Пятка задней ноги уже начинает отрыв от земли.

Перечисленные три позы наиболее важны для запоминания. Если вы хорошо запомните их, у вас будет гораздо больше шансов получить вполне приемлемую походку.

Существует два основных способа анимировать походку: "походка на месте" или "походка через экран". Ниже приводится по одному примеру на каждый стиль.

Через экран

На месте

Зачем анимировать "походку на месте"? Данный стиль обладает одним важным преимуществом: у вас есть цикл для одного шага и вы можете перемещать его по экрану, что экономит и время и бумагу.

Основные недостатки анимации на месте:

1. Может приводить к замешательству.
2. Подскоки персонажа могут получаться неестественными, когда он начнет двигается через экран.
3. Иногда сложно правильно расположить персонажа поверх заднего фона.

Давайте начнем.

Взгляните на изображение внизу.

Здесь показаны ключевые кадры цикла. Наиболее важными позами являются позы контакта, т.е. №1, №7 и №13. Используйте эти изображения для координации для всей вашей сцены.

На чистом листе бумаги нарисуйте две параллельных горизонтальных линии, идущих внизу страницы.

На них будут опираться ступни персонажа. Они помогают избежать ошибок (персонаж может слишком сильно сдвинуться вверх или вниз).

2. Нарисуйте первую контактную позу.

Поверх изображения с направляющими линиями положите чистый лист бумаги. Теперь вы готовы рисовать самую первую позу контакта.

Расположите пятку правой ноги на нижней линии, а носок левой - на верхней. Поставим №1 и, т.к. это контактная поза, я обычно пишу букву "с" в верхнем правом углу страницы, чуть выше и сбоку от номера кадра (Это только моя привычка. Не знаю, делает ли еще кто-нибудь подобным образом. Вы поймете, как это полезно и уменьшает неразбериху, когда по всему столу будет разбросано около 12 рисунков). Не забудьте обвести номер кадра, т.к. он ключевой.

3. Нарисуйте вторую контактную позу, рисунок 7.

Если у вас есть подсветка, включите ее. Положите чистую страницу. Поставьте №7. Обведите. Напишите "с".

Запомните, что вторая контактная поза появляется примерно через полсекунды после первой. Теперь немного о том, как расположить вторую контактную позу относительно первой: передняя нога на №1 будет задней на №7. В этом случае правая нога только что коснулась земли на №1. На кадрах с №1 по №7 она отталкивается от земли и более менее находится на одном месте. На кадре №7 она начинает отрываться от земли. Посмотрите на изображение внизу, что бы увидеть, как №1 переходит в №7.

Правая нога (ведущая) коснулась земли, и все тело передвинулось вперед. Левая нога (задняя) перенеслась вперед и теперь почти касается земли.

Набросок делайте легкими линиями, пытаясь сохранить общую позу настолько похожей на №1, насколько это возможно. Единственное отличие будет в руках, ногах и направлении бедер, во всем, что изменяет кадр № 1.

После того как вы грубо набросали вторую контактную позу, вы должны будете сравнить ее с первой. Снимите лист №7 со штырьков и поместите поверх №1. Пощелкайте теперь этими кадрами, что бы убедиться что поза и расположение на обоих кадрах одинаковые. Ни то ни другое не должны быть больше или меньше. Кроме того, угол наклона должен быть одним и тем же, в противном случае, может создаваться впечатление, что персонаж хромает.

Теперь, когда вы нарисовали эти две позы, можно начать вставлять основные кадры между ними. Сперва посмотрите на то, что должно получиться.

Здесь присутствуют все основные ключи. Контакт, отрыв и верхняя точка. Помните эти позиции, когда сами начнете рисовать их. Если, к примеру, вы расположите позицию №2 слишком высоко, то правильно нарисовать №5 будет сложно: все действие будет слишком "напряженным": походке будет нехватать упругости. Она походка будет выглядеть слишком "деревянной" для мультяшного персонажа.

Посмотрите, что я имел в виду:

Противоположность также опасна: если слишком низко опустить позу отрыва, то результат может получиться слишком преувеличенным, слишком ненатуральным для всех, кроме самых удивительных персонажей.

Просто запомните, что после первого контакта, персонаж опускается в позу отрыва, затем поднимается в верхнюю точку, затем снова возвращается в позу контакта, после чего схема повторяется.