کنترل حرکت در انیمیشن سازی و شبیه سازی

کنترل حرکت در انیمیشن و شبیه سازی
خلاصه:
این مقاله درباره تکامل انیمیشن و شبیه سازی و تجسم و رابطه آنها است و 2 گرایش موجود است.
1)قانون های فیزیکی که مشهور هستند و در گسترش انیمیشن تاثیر دارد.
2)قانونهای فیزیکی که مشهور نیستند و تکنیک انیمیشن به درک آن کمک می کند. ما مدلهای توصیف شده برای تولید یک امر بدون داشتن اطلاعاتی درباره آن و مدلهای ایجاد شده در اثر همکاری بین مدلهای توصیفی و مدلهای ایجادی را تشخیص دادیم وبه اندازه انسان و ماشین درباره آن بحث شده است و سرانجام پر توسعه انیمیشن به سمت کنترل اتوماتیک حرکت و جهت یابی حرکت و رفتار انیمیشن تاکید شده است.

1)انیمیشن ، شبیه سازی
مقدمه
هر فعالیت که وابسته به زمان باشد ممکن است به وسیله انیمیشن، گرافیک نشان داده شود. برای نمونه حرکت یک پاندول، پرواز یک زنبور یا انفجار یک آتشفشان، بعضی پدیده ها هستند که خیلی پیچیده هستند و نه علمی و نه ریاضی هستند. ممکن است حرکت بوسیله مدلهای سنتی انیمیشن keyfram نشان داده شده. اخیرا استفاده از قانونهای فیزیکی برای ایجاد انیمیشن مورد علاقه قرار گرفته است و 2گرایش متفاوت داریم.
1)قانونهای فیزیکی که در گسترش انیمیشن تاثیر دارد.
2)تکنیک انیمیشن به درک قانونهای فیزیکی کمک می کند.

1-2 اولین تکامل انیمیشن بر اساس فیزیک
در ابتدا برای اجراء انیمیشن، کامپیوتر به انیماتور کمک می کرده و تکنیک انیمیشن بر اساس تکنیک انیمیشن key fram نامیده شده به 3 دسته تقسیم می شود. و بعد از آن فرمان های انیمیشن و سیستم های راهنمای جهت یابی گسترش یافته اند.
در نسل بعدی سیستم های کنترل حرکت انیمیشن به طور اتوماتیکی انجام می شده، استفاده از A.I و تکنولوژی رباتیک. مخصوصا حرکت در یک سطح و قانونهای فیزیکی محاسبه شده. این به این معنی است که در اثر تحقیق و پژوهش مدلهای فیزیکی برای گسترش انیمیشن پیدا می شود. هدف ما پیدا کردن یک مدل فیزیکی معتبر نیست ولی داشتن یک شبیه سازی واقعی از یک حرکت است. ما کاراکترهای یک شکل و خاصیت دینامیکی را به موضوعات فیزیکی ارتباز می دهد برای ساختن یک فرمول ریاضی که دو موضوع ترتیب، حرکت و ترتیب نور را در بر داشته باشد فعالیت زیادی انجام شده است.
در مدل کردن اشیاء سفت و سخت (e.g.car) و تغییر شکل و انعطاف پذیر بودن اشیاء (e.gchain) و یا مجموعه ای از موجودات زنده (e.gbirds) مثال هایی وجود دارد که رفتار آنها را تحت تئوری های متفاوت مورد بررسی قرار می دهد.

3-1 دومین تکامل تجسم مدل های علمی
آزمایشات دانشمندان با استفاده از روش های جدید و تجسم یک راه برای گسترش طراحی مدل است. پیشرفت انیمیشن در زمان نشانه ای از نتیجه های مدلهای قبل است. در جهان علمی ما پدیده های طبیعی وجود دارند که بعضی از انها مرئی نیستند ولی با این وجود به کمک تجسم (شبیه سازی) می توانیم چگونگی پیشرفت در فضا و زمان را درک کنیم. موضوع اصلی انیمیشن فیزیکی یک پدیده یک دید علمی به آن پدیده است.
پدیده های مدل شده از محاسبات شبیه سازی که بر اساس تئوری فیزیکی که دارای نظم هستند تشکیل شده است این نمونه ها برای شکل های هندسی تعریف شده اند. اما یک تجسم نیاز به مجموعه ای از پارامترها دارد. قدم دوم یا قدم فراتر ما نشان دادن
مدل فیزیکی است.
بعضی مواقع یک شکل هندسی با جمع چند پدیده ارتباط دارد. حتی در این مورد نیز ما برای استفاده از هندسه در تجسم نمی توانیم تصمیم بگیریم، نسبت یک مدل فیزیکی با یک پدیده است مثل دیگر نسبتها .

4-1 شبیه سازی و انیمیشن در تجسم علمی
وقتی که ما با مشکلات علمی روبرو می شویم، از هنگامی که مشاهده دقیقی از اتفاق در دست داریم در مرز شبیه سازی هستیم. ما می توانیم نیروهای لازم بدست آوردن یک هدف خاص را محاسبه کنیم.
اما اول ما باید مقدار کمی از انیمیشن و شبیهسازی را تعریف کنیم.

انیمیشن کامپیوتری
انیمیشن کامپیوتری از به وجود آمدن یک سوی چارچوب بوسیله کامپیوتر تشکیل شده است. وقتی که این چارچوبها به ترتیب اجرا شوند با یک صفحه متغیر دارم.
انیمیشن کامپیوتر عمل متقابل فرآیند انیماتور است. شکل های گرافیکی خلق شده به کمک کامپیوتر بر اساس عقیده متفاوت بوده و پایه های اساسی انیمیشن هستند.
انیمیشن کامپیوتر پایه تئوری و تکنولوژی هستند که برای کمک کردن به انیماتور در مشخص کردن و به تصویر کشیدن تغییر موقعیت ما کاربرد دارد.

کامپیوتر شبیه ساز:
شبیه ساز کامپیوتر یک انیمیشن کامپیوتر است که ترتیب شبیه سازی شده از یک دنیای واقعی را نشان می دهد.
مدل های ریاضی پایه اساسی کامپیوتر شبیه ساز هستند. استفاده کننده می تواند با سیستم گرافیک شبیه سازی کند و نتیجه ذکر یک جهت از مدل فیزیکی است. اگر بعضی با فکر عمل کنند سپس این خیلی از کامپیوتر شبیه سازی شده دور است.
– کامپیوتر شبیه ساز یک تکنیک کامپیوتری است برای مدل کرده و تصویر کردن و جدا کردن فرآیند یک سیستم در زمان واقعی و کم و زیاد کردن زمان است.

کنترل حرکت در تجسم علمی
انیمیشن کامپیوتری سنتی مربوط می شود به 2 مدل سینه ماتیک و دینامیک. مدل های سینه ماتیک دارای استفاده آسانتری هستند و زمان مصرف کوتاه دارند و در موارد سرگرمی از انها استفاده می شود با این دو مدل انیماتورها می توانند مسیر یک شی را تعریف کنند و مدل سینه ماتیک در موقعیتهای ساده استفاده می شود. برای مثال چرخش یک مولکول یا نوسان یک پاندول. شبیه سازی بر اساس مدل های دینامیکی حقیقی است، این مدل ها شامل اطلاعات خاص فیزیکی مثل توده ماده می شود.
تغییرات یک پدیده محاسبه شده و تحت شرایط اولیه خاص، مدارها(سیرها) فوق زمان) از المانهای معنی دار محاسبه شده است. از یک دید مدل کردن شامل مراحل شبیه سازی زیر می شود.
1)مدل های دینامیکی
2)شبیه سازی
3)مدل سینه ماتیک
4)مدل هندسی
5)تصویر کردن جنب و جوش
مدل سینه ماتیک را می توان مدل ثبت شده نیز نامید این برابر با فایلهای دیتا بدست آمده از محاسبات است. مشکل با اتفاقات علمی مورد استفاده برای شبیه سازی است، این پدیده طبیعی و تصویر است. طراح رفتار شیء دینامیک با پا علت روحی آن طراحی می کند. او چگونگی این حرکت را تصور مرده و چگونه واکنش می دهد، برخورد می کند، فشرده می کند، هل می دهد، پیچانده کردن آن و … بنابراین یک سیستم انیمیشن مجبور است همه اینها را فراهم کند و با وسایل کنترل استفاده کننده را به ترجمه زبان انها قادر سازد. روش کنترل حرکت کدامیک می باشد و به 2 فرم اصلی است. از یک طرف مدل های شرح داده شده که برای تولید یک حرکت بدون داشتن اطلاعات درباره مسبب آن مورد استفاده قرار می گیرند و از طرف دیگر مدل های ایجادی وجود دارند که علت تولید اثرات را شرح می دهند.
برای مدل های توصیف شده تشخیص تکنیک سنتی key frame در انیماتور(تصویرگر خاص) سینه ماتیک با فراهم کردن ارزش key frame در بین قاب ها به وسیله کامپیوتر قابل دسترسی است. مدل های سینه ماتیک بر اساس دستورالعمل های ضمنی است، برای نمونه سینه ماتیک معکوس که حرکت داخلی حلقه یک زنجیر از آخرین حلقه مسیر را حساب کرده است
مدل های توصیفی یک کنترل را به انیماتور می دهند اما وقتی تعداد پارامترها برای کنترل خیلی زیاد باشد دچار کمبود شده(برای نمونه بدن انسان). و رفتار دینامیک برای برنامه ریزی سخت و مشکل است( برای نمونه حرکت یک موجود دریا). مدل های ایجاد شده از شبیه سازی کامپیوتری بوجود می آیند و دارای رفتار خاص هستند. استفاده کردن از قانونهای فیزیکی برای تولید یک حرکت نیست و عقیده های جدیدی در این رابطه توسط چند داشنمند داده می شود.
برای یک هنرمند شبیه سازی، تولید پدیده فیزیکی مثل شبیه سازی علمی پدیده نیست، اما تولید واقعی و نتیجه انیمیشن بر طبق عدد و محاسبه نیست. انیماتور یک هنرمند است نه یک دانشمند در انیمیشن قواعد فیزیکی و سنتی با هم همکاری می کنند. بنابراین ایجاد کامپیوتر شبیه ساز و تکنیک یک سیستم انیمیشن مشکلات جدیدی در رابطه با ساختار سیستم و پذیرش آن و دستگاه های جانبی به همراه دارد.

2-2 مشترکات ماشین و انسان
به منظور گسترش ارتباط بین دو کلاس کنترل حرکت (ایجادی و توصیفی) باید پارامترهای مدل را تجزیه و تحلیل کرد. یعنی پارامترها را طوری انتخاب کرده که نزدیک به زبان انیماتور باشد و اثرات مورد نظر را ایجاد کند. برای نمونه برای خلق یک منفی بعضی از تصاویر واسطه به انیماتور برای تعدیل کردن خاصیت منفی یا کشش کمک می کنند، یک راه انحنا دار و شکل خاص را در نتیجه ادامه دادن این روش بدست می آوریم. برای مدل های مادی دو نکته وجود دارد. چگونگی انتخاب ارزش این پارامترها وچگونگی پیش بینی اثرات ان. مثالی از سیستم چند گانه انیمیشن به وسیله دینامیک: ذکر می کنیم برای کنترل انیمیشن، انیماتور مجبور به تطبیق دادن 2 نمونه پارامتر است، اثر نیروی رانش و چرخش و ارزش وسیله ارتباط انرژی(سفتی و سختی) و عامل دمپینگ یک فنر که نوع سیستم عکس العمل داخلی و خارجی را تعیین می کند. اگر استفاده کننده ارزش پارامترها را بداند، به وسیله آزمایشات رفتار سینه ماتیک یک سیتستم را بدست می آورد. انیماتور ارزش پارامترها را قدم به قدم و بعد از هر چارچوب(قاب) می داند و به این واسطه حرکت مورد علاقه خود را تنظیم می کند، برای بهتر استفاده کردن از دینامیک جلو استفاده از دستگاه کمکی در یک زمان واقعی برای شبیه سازی است مثلا در شبیه سازی یک پرواز یا رانندگی، این اثرات باعث توجه به همکاری میان مدل های توصیفی و ایجادی شده است.

3-2 همکاری مدل های توصیفی و ایجادی
به وسیله مدل ایجادی به منظور کنترل و حرکت دو روش متفاوت وجود دارد. مرجع انیمین بر اساس سیستم های فیزیکی و بر اساس یک دانش که بر پایه ارزش های پارامترها قرار دارد. برای سیستم انیمیشن دینامیک چندگانه، نیروهای حرکتی و گشتاور حرکت نیاز به تولید مراجع حرکت به وسیله مدل توصیفی و آنالیز تصویر می باشد و می توان آنرا به وسیله دینامیک معکوس محاسبه کرد و بعد آنرا در دینامیک جلو محاسبه کرد. انیماتور می تواند یک حرکت ساده را مدل کند و یا آنرا با تغییر پارامتر تعدیل کند.
بر خلاف شبیه سازی ضمنی، انیمیشن لازم به محاسبه پارامترهای واقعی ندارد مثل رباتیک، چگونگی شناخت و دید ما به یک شی بر اساس قانونهای فیزیکی کاربردی برای ما مهم است. بنابراین شکل کنترل حرکت یک شی بر اساس رفتار ذاتی آن است. این به وسیله تئوری کنترل اتوماتیک حل می شود. برای سیستم چند گانه اصلی این راه حل مشکل است. حالا این مسئله را با دنیا بررسی کرده

3-سطح کار و رفتار انیمیشن.
1-3 مدل کردن کار
یک مدل شامل مدل توصیفی و مدل ایجادی است. برای نمونه اگر ما بخواهیم حرکت بازو دست را در یک مسیر ببینیم. این مدل به وسیله روش key frame توضیح داده شده و موقعیت و جهت بازو و زمان x=x(t) نیز بیان می شود. اگر موقعیت و جهت دست باشد. Xh-x(t) و سپس رفتار سیستم دینامیک را محاسبه کرده. تحت این نسبت جدید مدل کردن یک کار ساده می باشد. اگر ما اجزاء یک ماشین را در نظر بگیریم و چرخش چرخهای آن بدون سرخورد روی زمین به وجود پی می بریم. هدف، کنترل حرکت ماشین در این مسیر است که ماشین دارای سرعت است. مشکل این است که باید پارامترهای مسیر به پارامترهای ماشین ارتباط داده و چگونه این دو با
هم در ارتباط باشند که حرکت ماشین به اندازه ماشین واقعی، طبیعی باشد.
دوما موارد خاص مثل موانع اجتناب ناپذیر و برخورد ما و تماس ها به اطلاعات ایجادی نیاز دارد.
(مورد مورد نظر مثل فاصله بین دو نقطه) تبدیل و همکاری بین مدل های ایجادی و سینه ماتیک و دینامیک(اتصال، جا به جایی و خلف اتصالات) موضوع مدل کردن عکس العمل ها می باشد. ویژگی اصلی یک سیستم انیمیشن تبدیل کردن و گسترش دادن باشد مثل کاراکترهای سیستم که می توانند از دستگاههای کمک مدل ها و یکسان کردن داده ها استفاده کنند، مانند علامت خطر یک شبکه.

2-3 جهت یابی و رفتارهای انیمیشن
آسانترین راه برای مشخص کردن یک حرکت، مشخص کردن هدف نسبت به چگونگی رسیدن به هدف می باشد. هدف و جهت یابی مدل شامل مدل کردن رفتار آن می باشد. به مثال های زیر توجه کنید.
D راه رفتن
برای خلق کردن حرکتی مطابق با حرکت اصلی (قدم زدن از A به B) حساب موانع ممکن و طبیعت زمین و ارزیابی مسیر که شامل سرهت و شتاب و ترتیب تقدم و تاخر مهم و ضروری است. یک مسیر به ما نیروها و حداکثر موقعیت را می دهد و این به تعیین گشتاور در اتصالات به وسیله دینامیک عکس العمل منجر می شود. سرانجام ارزش زاویه اتصال بر خواسته از زمان نیز معلوم می شود. خلاصه یک سیستم انیمیشن باید تمام المانها مثل متغیر محل، زمین، مسیر، سینه ماتیک و دینامیک را جمع آوری کند. حتی اگر تمامی انسانها از کاراکترهای فیزیکی یکسان و نزدیک به هم استفاده کنند. غیر ممکن است که یکسان راه بروند و کاری را انجام بدهند. بنابراین انیماتور باید قادر به تولید یک حرکت مطابق با حرکت (قدم زدن در یک راه خوب از A به B) باشد.
برای خلق حرکت مطابق با حرکت (برداشتن شیA و گذاشتن شی B) انجام دهنده باید مکان شی A و برخورد آن و چگونگی حرکت آنرا انتخاب کند. سپس ترتیب گرفتن آنرا انتخاب می شد به گونه ای که گرفتن آن محکم و پایدار باشد ارتباط بین دست و شی باید در حد ممکن طبیعی باشد یک سیستم باید حرکتهایی که منحصر به هدف هایمورد نظر(گرفتن شی) می شود را خلق نماید. یک حرکت باید از ترکیب چند حرکت ایجاد شود در میان حرکت اصلی باید به نتیجه مورد نظر برسیم. البته با وجود موانع اجتناب ناپذیر. این فرآیند پیچیده به معادل های دینامیک و سینه ماتیک مربوط بوده و به وسیله آنها تعیین می شود. خلاصه سیستم باید المانهای دنبال رو را جمع آوری کرد، مثل برنامه راه، موانع اجتناب ناپذیر، تعیین سینه ماتیک و دینامیک از طرف دیگر جنبه های روانشناسی آن مهم است و دقت حرکت به کاراکترهای شخصی وابسته است.
3)صحبت کردن
برای خلق حرکت مطابق با حرکت(گفتن جمله حال شما چطور است) سیستم باید مجله را تحلیل کرده و آنرا به اجراء کوچک تبدیل کرده و سپسیک اصطلاح روان مطابق با اسن اجزاء انتخاب نموده. تغییر شکل ماهیچه ها سبب بیان این اصطلاحات می شود، چشم باز می شود صورت خمیده می شود، وقتی یک عبارت انتخاب می شده سیستم باید به کامپیوتر زمان بیان عبارتها را اعلام کند و آنرا فعال نموده و چارچوب آنرا بر اساس قوانین انتخاب کند. خلاصه انیمیشن باید المانهای ارائه شده مثل صداهای صوتی گوناگون، عبارتهای روان، اداره کردن پارامترها و انیمیشن تولیدی را یکجا جمع کند. جنبه های احساسی باید یک قسمت از سیستم باشد و با سخنرانی و صحبت کردن هم آهنگ باشد. یک نمونه خاص باید اینگونه باشدگفتن جمله حال شما چطور است؟ با یک لبخند در سطح رفتاری ما مجبور هست رفتار یک گروه به همان اندازه دقیق و خوب مثل رفتار فردی حساب کنیم. به عنوان مثال، راه رفتن، هر کس یک مسیر را کم و زیاد طی می کند. این کم و زیاد به معنی این است که مدل کردن آن سخت است و همچنین یک فرد همیشه یک راه را یکسان راه نمی رود. اگر فردی خسته باشد، یا شاد باشد، یا فقط اخبار خوبی بگیرد. مسیر راه رفتن در شکل های متفاوت ظاهر می شود. بنابراین یک مسئله بزرگ در زمینه انیمیشن کامپیوتری در آینده وجود دارد. مدل کردن رفتار بشر بر اساس حساب شرایط مختلف اجتماعی و انفرادی.
4)نتیجه:
در آینده نزدیک انیمیشن کامپیوتری کمتر به وسیله تکنیکهای انیمیشن سنتی انجام می شود. برای تجسم علمی و شبیه سازی انیمیشن کامپیوتری مدل های ریاضی و فیزیکی تولیدمی کند. اپراتور باید برای بازرسی وسایل مربوط به پدیده های شبیه ساز آزادی داشته باشد: دوربین ما، نور ما، برای سرگرمی، راهنمای کامپیوتر باید در صفحه های مصنوع ویدئویی، بازیگران، دکورها، نورها و دوربین ها مورد استفادده قرار می گیرد.از مولفه زمان استفاده می کند. این مثل هدایت کردن یک فیلم واقعی اما در یک جهان مصنوعی است ما باید وارد محیط تولیدی یک فیلم کامپیوتر در یک جهان شده و به وسیله بشر آنرا هدایت کرد ما باید استفاده از انیمیشن کامپیوتری را ادامه داده، که روز به روز کاملتر یا ناقص تری می شود.

نگاه جامع کنترلی به متحرک مصنوعی
این مقاله طرح سیستمی جهانی را برای انیمیشن عملکرد مصنوعی مهیا می کند. ما وجوهی را بررسی می کنیم که می بایست بخشی از یک سیستم انیمیشن ایده ال باشد : خلاقیت عملکرد کلید گذاری قیود مکانی کنترل حرکت ، قابل تنظیم ، برنامه ریزی خط سیر وبرنامه ریزی وظیفه ، نموداری کامل از اجزاء چنین سیستمی به همراه ارتباط بین این اجزاء فراهم شده است .
کلمات کلیدی : عملکرد مصنوعی ، برنامه ریزی کار ، علم الحرکات ، مکانیک حرکت ، قیود

عملکرد مصنوعی
مدل سازی و انیمیشن سه بعدی شان بیش از 15 سال است که وجود دارد . با این حال تائیداتی بر دیدگاههایی جدا از این انیمیشن وجوددارد بعنوان مثال تحقیقات زیادی بر روی مدلسازی انیمیشن بدن انجام گرفته است وهمینطور بر روی انیمیشن صورت و انیمیشن دست ونیز فاکتورهای مرحله اجرا نیز توسط محققان مورد مطالعه قرار گرفته است سایر نویسندگان تلاش کرده اند تا کاراکترهایی هر چه بیشتر واقعی ، از دید تصویرهای مصنوعی ، را بوجود آورند اما با استفاده از متدهای اولیه وساده مانند زتوسکوپی یا انیمیشن کی فریمهایی بر اساس تصویر اما حضور عملکرد مصنوعی پاسخی برای مجموعه ای از تمام روشها است اجازه ساخت شخصیت های سه بعدی با ظاهری واقعی از شخصیت های انسانی را به ما میدهد .
عملکرد های مصنوعی ایده ال می بایست در زمینه های زیر متقاعد کنند باشند:
– آنهامی بایست ظاهری از اشخاص واقعی را داشته باشند .
– حرکات و رفتار آنهامی بایست مشابه اشخاص واقعی باشد .
– آنها می بایست شخصیت مخصوص به خود را داشته باشند . دو مورد متفاوت باید شخصیتهای متفاوتی داشته باشند یعنی عکس العملهایی متفاوتی را درموقعیتی مشابه داشته باشند .
– آنها می بایست توسط دستورات کار هدایت شوند .
– آنها می بایست به محیط خود آگاهی داشته باشند .
– حداقل می بایست توانایی راه رفتن ، صحبت کردن ،احساس داشتن و گرفتن اشیاء را داشته باشند .
– بدن وصورت آنها درهنگام بروز احساسات می بایست به طور طبیعی تغییر شکل دهد . آدمهای موجود . زنده یا مرده می توانند توسط عملکرد های مصنوعی دوباره ساخته شوند اما آدمهای خیالی نیز توسط این روش قابل ساخت هستند .
– تحقیقات د راین زمینه پیشرفت تکنیک های زیر را می طلبد .
– برای بهتر شدن وجوه فیزیکی بازیگران : اشکال ، رنگها ، متنها ، انعکاسات .
– برای بهبود حرکت عضله هاوتغییرات آنها بهنگام بروز احساسات
– برای بهبود نمایشهای صورت وانیمیشن آنها
– برای تخصیص بخشیدن کارهایی می بایست انجام شود .
– برای قدر دادن ابزار برای کنترل اتوماتیک احساسات
شکل شماره یک نموداری کامل از اجزا ء سیستم کارخانه انسان را بهمراه ارتباطات آنهانمایش می دهد .

انیمیشن کامپیوتری سنتی
اکثر نویسندگان بین دو نوع از انیمیشن کامپیوتر سه بعدی تمایز قائل
هستند .
انیمیشن کی فریم : وانیمیشن الگوریتمی .
انیمیشن کی فریم شامل تولید فریم های واسطه که inbetweens نامیده می شود می باشد که بر اساس یک مجموعه ای از کی فریمها بوجود آمده توسط طراح می باشد دو تقرپ اساسی به انیمیشن کیفریم وجود دارد :
1- فریم های واسط توسط تجدید کردن تصاویر فریمهای اصلی ، جمع آوری می شوند . این تکنیک انیمیشن تصویری فریمهای اصلی نامیده می شود این تکنیکی قدیمی می باشد که توسط آقای برتینیک و آقای وین معرفی شده است .
2- یک راه برای ساختن تصاویری بهتر تجدید کردن پارامترهای مدل شی می باشد این تکنیک انیمیشن پارامتری فریم های اصلی نامیده می شود . در یک مدل پارامتری طراح فریم های کلیدی را با مشخص کردن مجموعه ای از ارزشهای پارامتری بوجود می آورد . و پارامترها سپس تجدید می شوند و نهایتا تصاویر به طور جداگانه از پارامترهای تجدید شده ساخته می شوند .
در انیمیشن الگوریتمی حرکت به صورت الگوریتمی توصیف می شود
قوانین فیزیکی برای اشکال انسان مورد تقاضا قرار می گیرد مانند زوایای بهم پیوسته .
قیود مکانی
در این بخش ما مشکل مهم قرار گرفتن عضلات را مورد بررسی قرار می دهیم بعنوان مثال : زوایای با ارزش برای شانه کردن کدام است در صورتی که دست می بایست به این مکان خاص یا حالتی را در فضا برسد این مشکلی شناخته شده در رباتیک می باشد که مشکل inverse- Kinematic نامیده می شود و شامل تائیدات متغیرهای متصل از جای مشخص شده می باشد قرار گرفتن عضلات مشکل کلیدی می باشد چرا که متغیرهای مستقل در یک ربات همانند یک بازیگر مصنوعی ، متغیرهای متصل هستند متاسفانه مشکل انتقال از طرف همکاران Cartesian به طور عموم دارای راه حل مناسبی باشد با این حال تعدادی توافقات مخصوص برای قسمتهای متصل که همان راه حل های مناسب موجود اند وجود دارد یک نمونه مفصلی با شش اتصال می باشد که سه اتصال نزدیک به محرک انتهایی تماما می چرخند ومحورهایشان در یک نقطه قطع می شود .
راه حل های متعددی برای نمونه آخری براساس انیمیشن ارائه شده اند فوریس وویلهلم بر روی سیستم پویای خود مشکل یک عضله را با پیوند دادن آن پا بخشی مستعاد و ارزشی بالا ، حل کرده اند .
برای نشاندن یک بازیگر مصنوعی بر روی صندلی بعنوان مثال ، لازم است تا محدودیت های مربوطه بر روی پا را مشخص کنیم ونیز بر روی دست و انتهای مهره های کمر سیستمی که تنها بتوان یک قسمت را در یک زمان کنترل کند راه حل کاراتی برای مشکل ما نمی باشد . بلیدر . ال . الی راه حلی را پیشنهاد کرده برای چندین قسمت که از روش علم الحرکت معکوس استفاده می کند . در این سیستم کاربر می بایست تقدم هر یک از قسمتها را در برنامه مشخص کند .
فضا گیری دست و پا نیز باید توسط کاربر مشخص شود این فضا گیری ممکن است د رمورد یک عضله یک بازیگر یا کل فضا تعریف شود بعنوان مثال برای اطمینان از اینکه پاها کاملا تحت بر روی زمین قرار گرفته اند .
کاربر فضا گیری پا نسبت به فضا را مشخص کند، حال جایگاه یا فضاگیری ستون فقرات چه باشد ، فرقی نمی کند محدودیت های فیزیکی مفصلها باید در سیستم مد نظر قرار گیرند . عملکرد سیستم به کمک
وسایل ورودی با درجه بندی آزاد می تواند به بهبود سیستم کمک نماید .
یک الگوریتم ساده برای حل مشکل موقعیت قسمتها در سیستم کارخانه انسان استفاده شده است .
یک طراح می بایست محدودیت های را در دست ها ، پاها و ستون فقرات در نظر گیرد مکان و فضا گیری دست و پاها در سیستم محلی متصل به عضله ها ( بازو یاران ) مشخص می شود ویا دریک بازیگر یا سیستم جهانی یک قسمت می تواند دارای فضا گیری جایگاه ثابت ویا یک خط سیر شش بعدی باشد . ابزاری نیز برای ساخت قسمت ها بعنوان توابعی از بازیگران محیطی در دسترس می باشند ( مانند تماس پا با زمین )
به منظور حل مشکل قسمتها ، سیستم از جایگاه و فضاگیری مهره ها و زاویه های اصلی برای یافتن جایگاه پشت وشانه ها استفاده می کند سپس زوایای عضله ها را برای رسیدن به جایگیری مناسب ، محاسبه می کنددرجایی که هیچ راه حلی وجود ندارد جایگیری مورد نظر بر روی مقدار حرکت پا بازویا ران طراحی می شود .
اسکلت دارای هفت درجه آزادی بر روی بازو ( ران )وقسمتهای ثابت دارای شش درجه می باشند .
از آنجایی که از دیدگاه علم الحرکات این مدل بیکار می ماند ، پس در می یابیم که بی نهایت روش مختلف برای رسیدن به جایگیری مورد نظر وجود دارد این راه حل مطلوبی می باشد . طبق این نمونه که زمانی که یک بازیگر به گذاشتن پاها بر روی زمین می نشیند . ممکن است زانوی خود را بر روی محور زانو بچرخاند مقدار چرخش توسط محدودیت های فیزیکی مفصلها مقید می شود ونیز این طور برداشت کنیم که جایگیری مناسب برای زانویا پا آرنج به فضا گیری پا یا دست بستگی دارد .
یک راه حل شامل کم کردن زاویه متغیر بین ران ( بازو ) و پا ( دست ) می باشد همچنین این امکان میسر است که کاربر با دادن پارامتری آزاد ، راه حل را تعیین کند جایگیری فضا گیری قسمتها این اجازه را می دهد تا یک روش منحصر به فرد را هفت درجه آزادی بازو یا ( ران ها ) بدست آوریم در زمینه های دیگر مانند ترکیب عضله پا شی این خارجی می تواند نقشی مهم را در انتخاب پا حرکت بازی کند .
فریم بندی و جایگیری قسمتها بعنوان سطح اولیه دستورات در یک سیستم انیمیشن در نظر گرفته می شوند .
طراح می بایست با بخشهای مختلف کار دسترسی داشته باشد تا بتواند به
بخش متحرک حرکتی مناسب بدهد .

کنترل حرکت قابل تنظیم
کنترل حرکت قابل تنظیم برای یک متحرک به معنای این است که محیط بر روی
حرکت متحرک تاثیر می گذارد وبالعکس اطلاعات مربوط به محیط ومتحرک در طول پردازش کنترلی می بایست در دسترس باشند تکنیک های قدیمی انیمیشن مانند رتوسکوپی یا فریم بندی نمی تواند به عنوان تکنیک های کنترلی قابل تنظیم در نظر گرفته شوند زیرا که طراح ناچار به کنترل دستی ارتباط بین متحرک ها و محیط می باشد .
مقصودکنترلگر حرکت تنظیم کاهش مقدار اطلاعاتی است که توسط طراح می بایست به کامپیوتر وارد شود این منظوربوسیله استفاده از اطلاعات موجود درباره صحنه یامتحرک حاصل می شود .
همچنین سیستم می بایست الگویی کار را ازمکان اشیاء به منظور جلوگیری از تصادف واجرای اتوماتیک برنامه ها در دست داشته باشد .
جلدارد ، مثال خوبی از این نوع کنترل که برای حرکت انسانها و حیوانات بر روی زمینی صاف ومسطح می باشد را ارائه می دهد در سطوح پایین ، انیمیشن بر روی یک سری از جایگاههای اصلی عضلات که خط سیر زوایا ( حرکات مستقیم ) ویا حرکات معکوس رانشان میدهد کار می کند این مسیرهای حرکت توسط بررسی موقعیت با علم الحرکات یا قسمتهای متحرک پا محاسبه می شود .
مدل می بایست یک حرکت واقعی را تولید کند . برای در نظر گرفتن نیروهای
خارجی وداخلی موثر بر روی متحرک ، سیستم می بایست یک مدل پویا باشد . تکنیک هایی بر مبنای حرکات پویا در انیمیشن کامپیوتری استفاده شده است اما تنها تنها برای بدنهای ساده شده پا مفصلهایی معدود و بدنهایی هندسی ( استوانه ای ) بدون هیچ تغییر شکلی ، استفاده از سیستم پویا برای بدنهای بند بند مانند بدن انسان مشکلات مهم و متعددی را به بار می آورد .
درابتدا طراح در شرایط فشارها یا درگیریها به فکر استفاده از یک عضله یا بدن برای بوجود آوردن یک حرکت نمی افتد طرح از یک رابطه کاربر مخصوص ضروری می باشد .
مشکل دیگرسیستم های پویا مقدار زمان CPU مورد نیاز بوجود آوردن حرکات متعادلی برای یک بدن بندبند پیچیده با استفاده از روشهای متعدد است وبه طور حتم این مسئله امکان تعامل بین سیستم وکاربر را کاهش میدهد تنها یک سری کوتاه تولید شده است بعلت کمبود تعصیصات کامل برای یک حرکت پیچیده ونیز بعلت زمان مصرفی CPU بر لازم برای روشهایی خاص .
بیش از این پا اینکه حرکت هایی بر اساس سیستم پویا واقعی تر هستند .اما بسیار خشک هستند چرا که شخصیت کارکترهای را درنظر نمی گیرند تصور اینکه تنها شخصیت های فیزیکی دونفر در انجام یک کار مشابه بتواند شخصیت هایی متفاوت را برای بینندگان بسازد . غیر واقعی است رفتار وشخصیت انسانها نیز علتی ضروری برای بوجود آوردن تمایز های قابل ملاحظه است .
برای طراحی یک بدن به کمک علم الحرکات ( مستقیم یا معکوس ) طراح می بایست خط سیر زوایای مفصلها یا خط سیر انقباض عضلات را مشخص کند. این خط سیر می بایست شامل اطلاعاتی زمان نیز باشد . سرعت و شتاب با این حال طبیعی بودن حرکت قابل ضمانت نیست . نتیجه ای خوب مجموعه ای از هر دو مدل را شامل می شود همانطور که Girard این را پیشنهاد کرد و نتایج خوبی را از سیستم اش بدست آورد .
در کارخانه تولید انسان ( Haman Facfory system) تصمیم گرفته ایم که کتابخانه ای از حرکات پارامتری اولیه ( مانند راه رفتن وگرفتن ) بسازیم وهر نوع از حرکت از این حرکات درصورت امکان استفاده کند .
ونیز تنها زمانی که نیاز است از سیستم پویا برای واقعی شدن حرکت استفاده کند هر دستور یک سری از فریم های کلیدی وقیود مکانی را تولید می کند کاربری که از حرکت تولید شده راضی نباشد آنرا ویرایش می کند .

تعیین مسیر
مسئله تعیین مسیر کلاسیک می باشد وبه طور چشمگیری در باتیک وهوش مصنوعی مورد مطالعه قرا رگرفته است بعنوان مثال با دادن مکان اولیه دست متحرک واشیاء بر روی میز مسئله یافتن مسیری برای جلوگیری از برخوردها می باشد برای یک متحرک مصنوعی مشکل پیچیده تر می باشد بعلت نامستحکم بودن متحرک در سیستم تولید اشان هر حرکت مفصل به سه روش تعریف شوند :
1- مقادیر کلیدها در زمانهای مشخصی انتخاب می شود نوسازی توسط روش کوچانک بارتلز انجام می شود .
2- تغییر زاویه توسط دستورات پشت سر هم تعریف می شود .
3- خط مسیر ممکن است توسط یک الگوریتم تعیین مسیر اتوماتیک تعریف شود در شرایط ما از یک الگوریتم ضد برخورد ، در محیط چند بعدی استفاده می شود این روش استفاده شده در تیم ما مناسب تر از روشهای رباتیک به نظر می رسد .

برنامه ریزی
برنامه ریزی مسئله ای اساسی در رباتیک وهوش مصنوعی می باشد پیچیدگی مشکل مستقیما به عمومیت دنیای کوچک متحرک بستگی دارد مسئله شامل جداکردن برنامه
داده شده به یک سری از حرکات اولیه می باشد .
برنامه ریزی Fig 2
برای ساختن این حرکات ، سیستم می بایست اطلاعات زیر را در تصرف داشته باشد .
 توضیحات صحنه ( توپولوژی ، مکان و فضا گیری اجزاء )
 پایگاه داده دستورات کنترل کننده دنیای کوچک ( بعنوان مثال ایستادن قبل از راه رفتن لازم است )
 رفتار متحرک ( که باید مشخص کننده نحوه انجام حرکات باشد که پاسخگوئی استیل پارامترها ست )
 کتابخانه حرکات اولیه که ممکن است توسط متحرک انجام شود ( استعدادهای متحرک )
بعنوان مثال کار پاسخ به تلفن ممکن است به حرکت های اولیه زیر تقسیم بندی شود :
 ایستادن از روی صندلی
 تشخیص مسیری که از تصادف ها در حرکت متحرک به دور باشد.
 راه رفتن براساس مسیر
 تشخیص خط سیری که از برخوردهایی برای گرفتن اشیاء به دور باشد .
 گرفتن تلفن
 پاسخ دادن
سه روش برای مشخص کردن کارها در یک سیستم سطح کار موجود است .
1- با مثال
2- با یک سری از حالتهای مدل
3- با یک سری از دستورات
مشخص کردن بامثال به معنای انجام وظیفه حداقل یکبار به منظور توضیح آن به سیستم برای اپراتور میباشد .
این مسئله در رباتیک مناسب می باشد چرا که کار می تواند با هدایت دستی ربات ، فیزیکی مشخص شود البته در این انیمیشن غیر عملی می باشد .
در روش نوع دوم ، کار بعنوان یک سری از حالتهای مدل در نظر گرفته می شود هر حالت توسط تائیدات تمامی اشیاء در محیط مشخص شده است . این تائیدات ممکن است توسط مجموعه ای از ارتباطات معرفی شود اما سطح این ارتباطات چه می باشد بعنوان مثال ارتباطات سطح بالا جوابگوی این باشد که نشان می دهد که شی A درزمان مشخص شده باید در یک ارتفاع خاص ود ر جلوی یک شی B قرار داشته باشد مسئله در این حالت مجموعه ای از ارتباطات است که می بایست به مجموعه ای از مساویها ونامساویها تبدیل شود که این می تواند دارای راه حل مشکلی باشد پیش از این یک مجموعه از تائیدات ممکن است باعث گمراه شدن یک حالت شود ارتباطات سطح پایین می تواند پاسخگوی همکاری اشیاء در یک زمان خاص باشد ، که مشخص کردن فریمهای کلیدی ساده را شامل می شود متدهای متعددی برای جمع آوری تائیدات محدودیت ها از ارتباطات سمپلیک پیشنهاد شده است .
مشخص کردن یک سری از دستورات رایج ترین ومناسب ترین می باشد . همانطور که توسط رنگ توضیح داده شده است یک طراح تنها می تواند یک طرح کلی یک حرکت خاص را مشخص کند وسیستم انیمیشن جزئیات را مهیا می کند یک کاربر آماتورممکن است با حرکات پیش فرض که توسط یک تخصیص کا رمانند حرکت از A به B تولید می شود قانع شود با این حال یک کاربر حرفه ای ممکن است در خواست یک کنترل تقریبا کلی بر روی حرکات متحرک برای تولید یک سری قابل توجه داشته باشد این بدان معناست که طراح نیاز به دسترسی سطوح مختلف کنترل برای تولید مهارتهای محرک جدید ودستکاری مهارتهای موجوددارد .
توجه داشته باشید که تبدیل از مشخصاتی سطح بالا به یک سری از حرکات ابتدایی بسیار شبیه به مسئله کامپایل دارد چراکه در پردازش زبانهای برنامه سازی این سه حالت مقدور می باشد : ترجمه به یک کد سطح پایین ( کامپایلر های کلاسیک ) ترجمه به یک زبان برنامه نویسی دیگر ( پریپراسسور ) و وقفه در هر حالت پاسخگویی بین تخصیص وظایف و حرکت قابل تولید بسیار پیچیده می باشد .
سه وظیفه بسیار ضروری را برای یک متحرک مصنوعی در نظر بگیرید راه رفتن ، گرفتن و صحبت کردن .

راه رفتن
برای تولید حرکت جوابگوبه وظیفه راه رفتن از Aتا B لازم است تا موانع ممکنه طبیعت terrain و سپس ارزش گذاری مسیرها را که شامل یک سری از جایگاهها شتاب ها سرعت ها می باشد را به حساب آوریم با دادن چنین مسیری وهمچنین نیروهای خارج شونده از تاثیر گذارنده ها این امکان هست که محدودیت ها در مفاصل توسط دینامیک معکوس مشخص شود ودر نهایت مقادیر زوایای مفاصل در هر زمان قابل استخراج خواهد بود به طور خلاصه سیستم task – level می بایست عناصر زیر را جمع ببندد دوری از موانع مسیر یابی علم الحرکت و دینامیک ها .
گرفتن
برای تولید حرکتی پاسخگو به عمل برداشتن شی Aو گذاشتن آن روی شیB و طراح می بایست انتخاب کند که کجاA را بگیرد تا هیچ برخوردی هنگام گرفتن یا حمل آنها رخ ندهد . سپس تائیدات گرفتن می بایست انتخابی شود سپس شی گرفته شده در دست جایگاه خود را می یابد ( یا حداقل اینطور به نظر می آید ) بیش از این تماس بین دست وشی تا حد ممکن بایستی طبیعی باشد زمانی که شی گرفته می شود سیستم بایستی حرکتهایی که برای رسیدن به هدف لازم است را تولید کند یک حرکت آزاد بایستی ترکیب شود ، در طی این حرکت هدف اصلی رسیدن به مقصد بدون تصادف می باشد در این پردازش پیچیده تغییرات مفصلها توسط معادلات دینامیکی وعلم حرکت مشخص می شود بطور خلاصه سیستم تعیین سطح عناصر زیر راباید جمع کند : تعیین مسیر دوری گزیدن از برخوردها استحکام وتعیین تماس ، علم حرکت ودینامیک .

صحبت کردن
برای تولید حرکت پاسخگو به عمل تهفتن جمله حال شما چطوراست سیستم می بایست جمله را تجزیه وبه حروف صوتی تبدیل کند و سپس حالتهای صورت مربوط به این صورت را انتخاب کند این حالتها خود توسط تغییرات چهره به خاطر عضلات نشان داده می شوند باز شدن فک باز شدن چشمها چروکهای چهره وغیره زمانی که حالت صورت انتخاب شد سیستم می بایست به کامپیوتر نشان دهد که در چه زمانی آن حالت فعال شود وفریم های تطبیقی را تولید کند به طور خلاصه این سیستم می بایست عناصر زیر را جمع کند : تشخیص اصوات انتخاب حالتهای چهره هدایت پارامترهای چهره تولید انیمیشن .
مادر سیستم انیمیشن خود دنیای بلاک های Winograd را مشخص کردیم . با اینکه این دینای بلاک ها برای درک زبان طبیعی ساخته شده است اما برای انیمیشن انسان بسیار جالب می باشد چرا که به سری برنامه های حرکتی پاسخگوست برای تولید سری حرکات ، ما از تئوری کامپایل استفاده می کنیم این استفاده ، شبیه دیاگدامهای مصنوعی که برای تعریف نحوی یک زبان برنامه سازی استفاده می شود می باشد ما از علامت های پایانه دار یا بدون پایانه استفاده می کنیم .
علامتهای پایانه دار به دستوراتی از قبیل گرفتن حرکت B به P رها کردنB پاسخ می دهد .
وعلامتهای بدون پایانه به دستوراتی مانند قدار می دهد بلوکB1 رادر محلی سه بعدی P بر روی بلوک B2 یا پاک کردن بالای بلوک B ما از روشهای باز گشتی رایج در ساخت کامپایلر استفاده می کنیم یک زیر برنامه ( که ممکن است باز گشتی باشد ) برای هر کدام از علامتهای بدون پایانه به منظورساختن درخت هدف نوشته می شود هر گره ازدرخت یک هدف می باشد که تنها زمانی قابل قبول هستند که هر کدام از زیر هدف های آنها قابل قبول باشند .

بازیگر مصنوعی :
متحرک سازی MIRALAb دانشگاه مونترال ـ کانادا
در این صفحه روشی برای ایجاد متحرک سازی یک بازیگر مصنوعی را شرح می دهد. و بر شناسایی روشهای بکار برده شده برای تولید حرکات وتصاویر واقعی تاکید می کند. مخصوصا نکاتی را که اغلب در بروشورها نادیده گرفته می شود با جزییات توضیح میدهد . برای مثال طراحی و آماده سازی مدلهایی برای شماره بندی ، ترکیب بندی ، اسکلت بندی و متحرک سازی پردازش آن.
1ـ معرفی
بروشور یک انسان در انیمشین 1و2و3و4و5 به طور کلی بر مدل سازی و پردازش انیمیشن انسان تاکید دارد. در انیمیشن شخصیت 3 بعدی پیچیدگی حرکت ممکن است به طور کلی به طور اختیاری به 3 قسمت اصلی تقسیم می شود . انیمشین صورت 6و7و8و9و10و11و12و13و انیمیشن دست 14و15و16 و انیمیشن بدن 17و18و19و20و21و22و23 تقسیم بندی می شود.
در مقاله قبلی ما چگونگی هدایت بازیگر مصنوعی را در فیلم Rendes _ Vous نشان داده بودیم.در این مقاله جدید نکاتی که اغلب در بروشورها نادیده گرفته می شود با جزییات توضییح داده می شود.
برای مثال طراحی و آماده سازی مدلهایی برای شماره بندی ، ترکیب بندی و نصب اسکلت بندی و متحرک سازی آنها می باشد.
2ـ طراحی و آماده سازی مدلهایی برای باز سازی 3 بعدی :
طراحی ساختار یک شی مصنوعی حایز اهمیت است . در تصویر 1 برنامه ای از یک طرح ساده را نشان می دهد که ممکن است برای هر تصویری که در خواست شود به طور مثال برای بازو .برای تقسیم شی به بخشهای مختلف باید بررسی های انجام گیرد . برای مثال آیا دست باید در یک قطعه قرار بگیرد و یا انگشتان باید جدا از هم باشند ؟که این انتخاب طرح است .گر چه ممکن است تقسیم به قسمتهای کو چک منطقی بهتر باشد .
1ـ توضیح دادن جزییات در یک قسمت کوچک آسانتر می باشد .
2ـ دستکاری تصاویر کو چک آسانتر است زیرا عناصر اساسی کمتری از جمله سطوح و زوایا وجود دارد.
زمانی که بخشهای اصلی در یک راستا از تقارن قرار دارد بهتر است که نیمی از قسمتها ساخته شود وبا استفاده از عملگر تقارن . آن به طور کامل بدست می آید.هنگامی که همه بخشهای شی متقارن ایجاد شد آنها باید برای تولید شی کامل با هم ترکیب شوند بنابراین در ابتدا باید جداسازی بخشها طبق نقشه انجام گیردو هنگامی که همه قسمتها به طور کامل ساخته شد در اخر باید عملیات ترکیب بندی انجام گیرد.
2-2 ـ جستجوی مدل مدرک :
کامپیوتر نمی بیند بنابراین لازم است که ابعاد را در صفحه نمایش دهد. به کاربر اجازه دیدن شخص از نقطه نظر های مختلف را بدهد .برای نشان دادن فرم شخصیت به کامپیوتر ما نیاز به مشاهده مدل واقعی و یا شخصیت پردازی می باشد بنابراین یک مدل گچی از شخص و یا شی مورد نظر باید ایجاد شود بنابراین تکنیک شماره بندی را باید بکار بریم.
برای ایجاد یک ماکت از شخصیت لازم است که شخص هم بعد ان را پیدا کنید و یا یک مدل گچی از آن درست کنید کامپیوتر تصویری سه بعدی از ان در حافظه اش خواهد داشت . البته کاربر می تواند ماکت را به اندازه دلخواه تنظیم کند.
3ـ2 ـ دستورالعمل برای انتخاب یا ساختن اشیا شماره بندی شده :
شی شماره بندی شده باید برای ترسیم سطوح و زوایای موجود در آن به مقدار کافی بزرگ باشد گر چه باید برای عکسبرداری به حد مطلوب کوچک باشد . هر ماده ای ممکن است برای شی انتخاب شود. گر چه سطوح باید از یک رنگ روشن و غیر انعکاسی باشند تا اجازه رسم خطوط و تصاویر را بدهند و همچنین شرایط مهم دیگری برای مشاهده پیکره انسان وجود دارد.
1ـ ستون مهره دار باید تا حد امکان راست باشد .
2ـ پاها باید تا حد امکان راست باشد .
3ـ شانه ها باید در بیشترین موقعیت طبیعی به نظر برسد.
4ـ بازوها باید حتی المکان راست باشد و آرنج دارای قابلیت خم شدن را داشته باشد.
5ـ بازوها باید حتی المکان عمود بر بدن باشد بدون نقص عضو شانه ها.
6ـ کفهای دست باید به سمت پایین بچرخد.
7ـ انگشتان باید حتی المکان راست باشد و اندازه آنها متعادل باشد.
8ـ انگشت شصت باید مانند طرح دستها باشد اما با زاویه ^45 به دستها متصل باشد
4ـ2 ـ آماده سازی مدل گچی :
مدلهای گچی باد مطابق تصویر دقیق شخصیت واقعی که نمایش داده شده بود ایجاد شود.
برای ساختن ماکت سر باید از یک مجسمه ساز کمک بگیرید تا بتوانید شخصیت واقعی ایجا د کنید .این سرها از حد واقعی بزرگتر هستند برای سهولت شماره بندی .تصویر 2 یک مثال را نشان می دهد.
دندانها :
یک مجسمه ساز دندانهایی از تصاویر ایجاد می کند که این دندانها هم برای سهولت شماره بندی از حد واقعی خود بزرگتر هستند . تصویر 3 دنداها را نشان می دهد.
بدن :
فردی با بدن در ابعاد شخصیت مورد نظر باید برای عکس برداری یافت میشود. گچ قالبی برای ایجاد یک بدن گچی مانند شکل 4 . روی بدن شخصیت مصنوعی است.
دستها :
مجسمه ساز از روی تصاویر دستهایی را بسازد.
3ـ ترکیب بندی اشکال :
1ـ3ـ عملکرد ترکیب :
هنگامی که بخشهایی از یک شی مصنوعی بطور موفقیت امیز شماره بندی شده باشد آنها باید در مرحله نخست طبق طرح با هم ترکیب بندی شود. ترکیبی یک عمل محتوایی شامل سر هم کردن 2 شی نا منظم در یک شی منسجم ، یگانه و یکتا می باشد.
برای مثال نیم تنه ممکن است به یک بازو چسبیده شود. معمولا دو شی که با هم ترکیب می شوند باید دارای موقیعتی درست ، جهت سازگاری و یا دارای اندازه ای برای یک سر هم سازی موزون باشد واین مستلزم استفاده از عناصر معمولی برای دو شی در اجازه سر هم سازی آن دو می باشد .این عناصر معمولی خطوط عمودی جایگزین شده در حاشیه هر دو شی هستند به هم متصل می شوند واین خطوط بردار نامیده می شود زیرا از پردازش سایه هر راس در حاشیه اولین شی باید یک بردار در حاشیه شی دیگر داشته باشد در غیر این صورت ناپیوستگی سایه ظاهر خواهد شد.
اشیایی که با هم ترکیب می شوند لازم است حاشیه های یکسانی داشته باشند مخصوصا زمانی که به طور جداگانه شماره بندی شده باشند برای انجام عملکرد ترکیب لازم است یک شی اصلی و شی دیگر را فرعی معرفی می کنیم.و 3 راس غیر راستا را در دو حاشیه نشان می دهیم .نتیجه ترکیب دو شی یک شی جدید که دارای راسهای زیر هستندند :
1ـ همه رئوس شی اصلی و مسلط هستند.
2ـ همه رئوس شی فرعی از رئوس حاشیه انتظار دارند که بوسیله بردارهای شی مسلط و اصلی جایگزین شوند.
عملگرهای تغییر مکان ، دوران و مقیاس برای ساختن 3 نقطه غیر راستا از دو ترکیب منطق شده اجرا شده است .هنگامی که دو شی خیلی شبیه به هم شماره بندی شده باشد ترکیب در یک راستا ست . هنگامی که تغییرات مهمی بین اشیا شماره بندی شده وجود داشته باشدلازم است رئوس در حاشیه ها دوباره مرتب شود عملگر عکس ترکیب ، تجزیه نامیده می شود که حتی هنگامی که رئوس شی کامل تغییر کرده باشد .شی ترکیب یافته را به قسمتهایی جدا میکند.
ما اکنون یک مثال مناسب برای استفاده دو تغییر و تحول فرمانهای ترکیب و تجزیه را نشان می دهیم وپیاده سازی می کنیم.
ما فرض می کنیم یک فایل MTO شامل مجسمه ماریلین مونورو به عنوان شی مسلط و یک فایل MLE شامل یک ساق به عنوان شی برده می باشد.برای اولین عملکرد (شکل a ـ5) طراح از یک دستور ترکیب با انتخاب دوران ومقیاس استفاده می کندنتیجه عملکرد ی به نام MTOLE که تجزیه بوده است که اجازه می دهد یک شی ساق جدید با اندازه و عملکرد جدید بیرون کشیده شود. فرض را بر این می گیریم که این ساق جدید در فایل MLE ذخیره شده است . شکل bc ـ 5 چگونگی تصحیح انجام شده را نشان می دهد. MLE در شکل b ـ 5 و در یک شی تر کیبی MTOLE در شکل c ـ 5 نشان داده شده است.توجه کنید که لازم است از عملگر تجزیه برای بدست آوردن نسخه بعدی نیم تنه و پاها هنگامی که شی ترکیبی تغییر کرده باشد استفاده می کنیم.
2ـ3 ـ یک مثال ـ ترکیب کاملی از ماریلین مورنو :
مرحله 1 : سر ماریلین :
از مدل گچی سر شی ، پلک ، دهان وغیره شماره بندی می شود .ترکیب با قی مانده برای بدست اوردن شی T1 می باشد .ترکیب T1 با بینی برای بدست اوردن T2 وهمچنین ترکیب شی T2 برای بدست آوردن نیم صورت و اعمال عملگر تقارن برای بدست آوردن صورت کامل از مدل گچی می باشد. برای در نظر گرفتن دندانها ابتداسمت راست دندانهای بالاو سمت سمت دندانهای پایین شماره بندی می شود.نتیجه اعمال موقعیت و عملگر تقارن یک صورت کامل ایجاد چشم راست و موقعیت آن در صورت انجام یک کپی از چشم راست برای بدست اوردن چشم چپ در موقعیت آن از مدل گچی سر ، مو را شماره بندی می کنیم .ترکیب صورت کامل با مو برای بدست آوردن سرکامل ماریلین مانند تصویر 6 میباشد.
مرحله 2: بدن ماریلین (بدون سر)
از مدل گچی 5 انگشت اشیاء ، انگشت و از کف دست ، شیء کف دست را شماره بندی می کنیم . کف دست رابا انگشتان ترکیب می کنیم و از مدل بازو شی ء بازو از مدل نیم تنه شی ء نیم تنه را شماره بندی می کنیم.هر دو شی را برای بدست آوردن نیمه راست بدن ترکیب می کنیم. از مدل شی پا ، پاشنه و سپس بقیه پا را شماره بندی می کنیم .دو قسمت با هم ترکیب می شوند و از مدل ساق ، شی ء ساق را شماره بندی وساق را با پا ترکیب می کنیم .سپس ساق و پا و نیمه راست بدن را با هم ترکیب می کنیم و عملگر تقارن را اعمال میکنیم.
مرحله 3: ماریلین کامل:
بدن وسر با هم ترکیب می کنیم .شکل شماره 7 اشیاء را قبل از ترکیب و شکل شماره 8 ، نتیجه ترکیب را نشان میدهد.
4ـ بررسی از تصویر متحرک :
برای تحرک بخش بدن یک انسان لازم است از یک نرمافزار مخصوص برای حرکت انسان استفاده کنیم. این نرم افزار استفاده شماره اصلی از کلیق مقادیر را از زوایای تهیه شده بوسیله کاربر سرعت می بخشد.این زوایا ، زوایا ی بین قسمتهای مختلف بدن در زمانهای اصلی هستند.برای مثال برای خمیدگی یک بازو لازم است است . زاویه آرنج را در زمانهای منتخب متفاوتی وارد کامپیوتر کنیم.سپس کامپیوتر قادر است هر زاویه ای را در هر زمانی پیدا کنید .متحرک سازی در پارامترهای مقدار برای هر چارچوب یا گنجاندن قالب به نظر می آید.هنگامی که متحرک سازی ترتیب تحرک بخشی را تشخیص می دهد. حرکت استفاده یک اسکلت بندی را تعریف می کند که یک تور سیمی تنها از قسمتهای خط متصل ترکیب شده است.برای تحرک بخشی شخصیتهای 3 بعدی کامل متحرک ساز همچنین مجبور است موقعیت این اسکلت را با بدن بازیگر مصنوعی متحرک تطبیق کند.این عملکرد باید خیلی دقیق باشد و معمولا خیلی طولانی است .متحرک سازی به طور کامل از اسکلتبندی تشکیل شده است .هنگامی که موقعیت اسکلت بندی به طور دقیق تعیین شد نرم افزار انسان شخصیت را مطابق با زاویه های ذکر شده بوسیله متحرک سازی بدون مداخله متحرک ساز دگرگون خواهد کرد.طرح سطوح مختلف اسکلت بندی در برداشت از اتصال وابسته بنا شده است .
عملگرهای دگرگونی محلی (16 و 24 ) عملگرهای دگرگونی محلی وابسته به طبیعت اتصالا ت را شناخته اند.این عملگرها ی JLD رشد سطوح را کنترل می کنند .و ممکن است به عنوان عملگرهایی در این سطوح بررسی شده باشند.هر عملگر JLD به بعضی از بخشهای تعریف شده سطح که ممکن است حوزه عملگر ناحیه شده باشدمربوط خواهد شد . مقدار خود عملگرها به عنوان یک تابع از مقادیر زاویه دار مجموعه
شناخته شده اتصالات معرف عملگرها مربوط خواهد بود.
5ـ موقعیت اسکلت بندی :
1ـ5 : تعریف اسکلت بندی :
ما یک اسکلت را به عنوان یک مجموعه اتصال یافته از قسمتها تطبیق دادن با اندام جنبش و اتصالات تعریف می کنیم شکل a ـ 9 یک اتصال تقاطع بین دو قسمت است . به این معنی که انیک نقطه اسکلت بندی است که عضوی که به ان نقطه پیوند خورده است ممکن است حرکت کند زاویه بین دو قسمت زاویه اتصال نامیده می شود. یک اتصال ممکن است 3 نوع موقعیت زاویه داشته باشد:
خم شدن ، چرخش و تابیدن ، خم شدن یک گردش عضو است که بوسیله اتصال تاثیر می پذیرد و با عث حرکت همه عضو های پیوند خورده به این اتصال می شود . چرخش یعنی محور گردش خمیدگی به دور عضوی که بوسیله اتصال اثر گذاشته است . تابیدن باعث پیچ خوردگی عضوی که به وسیله اتصال تاثیر گذاشته است می شود.
جدول 1 بدنه اتصالات با انطباق شماره ها در شکل 9 را نشان می دهد برای هر اتصالاتی زوایای وجود دارد همچنان خمیدگی با (F) تابیدن با( T ) و چرخش با (P) نشان داده شده اند. اتصالات دست شرح داده نشده اند.
2ـ5 ـ تابعی برای موقعیت اسکلت بندی :
متاسفانه احتمالا این تابع جدا از شماره بندی اشیا طولانی ترین مرحله می باشد.
این تابع بسیار مهم است زیرا همه طرحهای شکلهای سطوح در گردئش موقیعت اسکلت بندی به اشیا سطوح بنا شده اند. اگر یک نقطه اسکلت بندی در موقعیت بندی باشد احتمالا اتصال باعث دگرگونی سطح غیر طبیعی در تصاویر متحرک می باشد.برای تو ضیح این تابع ما از یک عامل اسکلت بندی نقطه های 87 مانند شکل 15 استفاده می کنیم . هر کدام از این نقطه ها باید بوسیله متحرک ساز تعیین شود اما مشکل این است که :
این نقطه ها کجا تعیین می شوند؟ پاسخ این است که برای نقطه های استفاده شده به عنوان اتصالات خیلی ساده است .نقطه ها باید در مرکز اتصالات تعیین شوند.برای همه نقاط انتهای یک عضو ارایه شده است نقاط باید در مرکز انتهای عضو باشد متاسفانه این دو قانون در موقعیت همه نقاط اسکلت بندی نا کافی است .
3ـ5 ـ شناسایی روش برای موقعیت یک اسکلت بندی :
موقعیت اسکلت بندی در سیستم بوسیله سیستم قسمتهای بدن استخراج شده است .این سیستم برای اجازه دادن به کاربر جهت تغییر یک شی گرافیکی بدون رجوع به شماره های رئوس یا انطباق رئوس شی طراحی شده است گر چه ممکن است یک کاربر با تجربه عملگرهای سطح پایین را بوسیله شناسایی شما ره های رئوس یا انطباق انجام دهد.تصحیح انجام شده در روش تور سیمی در بعضی رئوس شناخته شده گرافیکی به پایانه بستگی دارد کاربر ممکن است با یک موس ویا جوی استیک یا حتی کلیدهای فلش دار بای حرکت مکان نمایی گرافیکی و شناسایی یک راس مخصوص استفاده کند. سیستم بخشهای بدن عمدتا برای محدود کردن مشکلات مهم ترسیمهای 3 بعدی می باشد.چون رسمهای 3 بعدی در شیوه 2 بعدی طراحی شده اند . گفتن این که ، راس در جلو یا عقب یک شی است دشوار است .یک راه حل مشکل گم کردن بعد نشان دادن اشیا گرافیکی از زوایای مختلف است که قادر به تعیین کردن سومین بعد بدون هر ابهام است. به این معنی که اشیاء مشابه در 4 دیدگاه با استفاده 4 دوربین نمایش داده خواهند شد. مراحل مختلفی وجود دارد که متحرک سازی باید در تعیین وضیعت اسکلت بندی اش به ان توجه کند. برای مثال بازیگر مصنوعی ماریلین را بررسی خواهیم کرد:
مرحله 1: اگر نمای بازیگر ماریلین در بخشهای مختلفی است متحرک سازی باید به صورت موقت آنها را به عنوان یک فایل شامل یک قطعه ذخیره کند.
مرحله 2: دو فایل باید خوانده شود : نمای بازیگر واسکلت
مرحله 3: سطح و اسکلت بندی باید در استفاده فرمان Actival سیستم بخشهای بدن
فعال شده باشد.
مرحله 4 : این مرحله اصلی است . همه این نقاط اسکلت بندی باید تعیین شوند .بدن انسان یک سازمان ترتیبی از نقاط متحرک سازی نشان دا ده شده را دارا است .ما ممکن است این را متحرک سازی 3 بنامیم . نقطه 1 مرکز این متحرک سازی 3 است . که باید به بلندی اتصالات باشد.در مرکز بین هر دوران باشد .(شکل 11) . نقاط 2و3و4و57و58 مهره ها را نشان می دهند .آنها بایدبر اساس تعیین شوند : نقطه 4 باید زیر قفسه سینه باشد . نقطه 2 باید دقیقا بالای ران باشد .نقطه 3 باید بین نقطه 4 و 1 باشد . نقطه 57 که اولین مهره از گردن را ارائه می دهد باید در نقطه چرخشی بین شانه ها و گردن قرار بگیرد . نقطه 58 ممکن است بعد از نقطه 59 که در پایین نقطه 57 تاثیر می گذارد تعیین می شود. به این معنی که نقطه 59 باید درست زیر چانه قرار بگیرید .سرانجام نقطه 58 باید بین نقطه 59و 57 تعیین شود.نقطه های57و83 بای معین کردن مکانهای بریده شده برای تخصیص نقاطی به سر استفاده شده است.آنها باید در نقاط چرخشی بین شانه ها و گردن قرار بگیرد .نقط 60و 61 باید نمایانگر عامل چشمها باشد زیرا آنها رای متحرک سازی 3 استفاده شده اند.
مرحله 5:
هنگامی که همه نقاط تعیین شده باشند اسکلت بندی باید ذخیره شود.
مرحله 6: همه انتخابهای شما باید قبل از شروع انیمیشن سازی آماده شده باشد .برای آماده کردن شماره های انتخابی انیمیشن ساز باید مراحل زیر را انجام دهد:
1ـ خواندن و انتخاب
2ـ فعال کردن اسکلت بندیو انتخاب
3ـ کنترل تخصیص همه نقاط
4ـ تغیر دادن وظیفه نقاط در بعضی از خطاها
5ـ ذخیره کردن نتیجه : 2 فایل تولید خواهند شد : یکی شامل نمای انتخابی و دیگری شامل شماره های اولین و آخرین نقاط هر قسمت در انتخاب
6ـ متحرک سازی
6.1 ـ رفتار اساسی تصاویر متحرک
دو ورودی در طراحی کنترل 5ـ 10 ـ 25 ـ 26 وجود دارد.متحرک سازی قالب کلید بندی شده و متحرک سازی الگوریتمی متحرک سازی قالب بندی شده شامل تولید اتوماتیک اسکلت میانی است که میانگین یک مجموعه از قالب کلید بندی شده عرضه شده بوسیله متحرک ساز نامیده می شود.با متحرک سازی تصویری قالب بندی شده میانه توسط گنجاندن تصویر قالب بندی شده خودشان بدست می آید.این یک تکنیک قدیمی است که معمولا اثرات نامطلوبی مانند فقدان همواری در حرکت ، ناپیوستگی در سرعت حرکت و ناهمواری در چرخش را تولید میکندویک راه تولید تصویر بهتر گنجاندن پارامترهای از مدل نمونه شیء خودش است .در این روش که متحرک سازی قالب کلید بندی شده ای است پارامتری نامیده می شود.متحرک ساز یک قالب کلید بندی توط شناسایی مجموعه مناسبی از مقادیر پارامترها ایجاد می کند.پارامترها گنجانده شده اند و تصاویر سرانجام به طور جداگانه از پارامترهای گنجانده شده ساخته شده اند.در متحرک سازی الگوریتمی حرکت به صورت الگوریتمی شرح داده شده است.قوانین فیزیکی به پارامترهای ترکیب اجزاء انسان پاسخ داده اند.این قوانین ممکن است به وسیله پارامترکردن یا استفاده از یک فعل و انفعال ورودی شی های داده شده کنترل شده باشد با هر ورودی هر نوع از قوانین ممکن است به پارامترها پاسخ داده باشند. برای مثال دگرگونی یک زاویه پیوسته ممکن است. بوسیله قوانین حرکتی مانند قوانین پویا کنترل شده باشد.
برداشت از رفتار اساسی قالب کلید بندی 21 سعی می کند هر دو تایپ متحرک سازی را اندازه بگیردرفتار یک متغیر رفتار تایپ است که یک داده فرمولی ضمنی از یک کلاس موجود ترکیب شده از اشیاء و انتقال داخلی پاسخ داده شده به آنها است.
به طور کلی یک رفتار با سایر موجودیات بوسیله معانی پارامترهای که ممکن است وابسته به زمان باشد ارتباط برقرار می کند.در رفتار اساسی قالب کلیدبندی همه مقادیر پارامترها بوسیله گنجاندن تعریف شده اند اگر چه یک قانون تعریف شده برای یک پارامتر وجود دارد این قانون پاسخ داده شده است و پردازش مقادیر بوسیله گنجاندن نادیده گرفته شده است .این ورودی بیشترین امتیاز را دارد بیشتر پارانمترها ممکن است بوسیله پردازش قالب کلید بندی در حقیقت قیمت کمتری دارد کنترل شده باشد اگر چه بیشتر اثرات واقع بینانه ممکن است در پارامترهای انتخاب شده انجام باشند.
6.2 ـ پیشنهاد کردن پارامترهای قالب کلیدبندی :
در سیستم فاکتور انسان حرکت بدن یک بازیگر منوعی بوسیله زوایای که به دیگری وابسته است کنترل شده است .در ضمن در تعریف یک ترتیب متحرک سازی برای کاربرد پارامترهای پیشنهادی قالب کلید بندی در واقع کاربر باید در ابتدا کلید مقادیر رابرای زوایای مفصل تعریف کند.
این مقادیر کلید در قالبهای ثابتی (یا قالب کلید بندی ) که در شماره های قالب شناسایی شده اند ثابت شده اند.مقادیر میانی کار نوارهای Kochanek_ Barterls (27) را محاسبه خواهند کرد زیرا منحنی می تواند در هر نقطه داده شده بوسیله 3 پارامتر کنترل شود .کشیدگی ادامه پیدا می کند و انحراف پیدا می کند.و فواصل زمانی باید به هر نقطه کنترل به حرکت کنترل اضافه شده باشد.روشی برای گنجاندن بین مقادیر میزان مثل زوایا و مقادیر برداری مانند اشاره گر شناخته شده است .کلید مقادیر ممکن است در شما ره ها ی قالب کلید بندی کم اهمیتی تعریف شده باشد .در این موارد آنها قابل نمایش نیستند اگر چه در این میان در شماره های کلید است که به درستی محاسبه خواهد شد.هنگامی که کلید مقادیر تعریف شده باشند بعضی از آنها باید احتمالا تغییر کرده باشد تا کاربر مجاب شود.این روال ممکن است بعضی چیزهایی در فاکتئر انسان امکاناتی برای لیست مقادیر زوایا برای بازیگر فعلی ، تکرار کلید مقادیر یک زاویه در یک یا چندین نقاط در زمان پاک کردن مقادیر کلید ، حرکت همه مقادیر کلید برای دادن زاویه شروع از یک قالب کلید بندی داده شده ، اافه کردن یک مقدار زاویه به مقدار فعلی قالب کلید بندی و شناسایی چندین بی نظمی یک حرکت تعریف شده است.
6.3 ـ پیشنهاد الگوریتم :
در کنترل رشد یک زاویه ، متحرک ساز ممکن است از 3 نوع قوانین استفاده کند . قوانین تعریف شده ، قوانین تحلیلی ، و توابعی از یک مرحله جدی در این مورد اخیر یک قانون رشد ممکن است به طور کامل در هر زمان (هر نتیجه هر قالب ) تغییر داده شده باشد.
این به متحرک ساز اجازه تطبیق دادن رشد یک زاویه متصل را به یک وضعیت جدید می دهد .
6.6 ـ نقاط ثابت :
نقاط ثابت ممکن است همچنین در طول یک ترتیب متحرک سازی تعریف شده باشد نقاط ثابت نقاطی هستند که در طول یک ترتیب متحرک ساز دارای حرکت نیستند.
وجود نقط ثابت ضروری است . برای مثال برای ایجاد امکان نشستن بازیگر مصنوعی ، یک نقطه ثابت باید در پاها دور از بالای ساقها تعریف شده باشد.
برای قدم زدن ، نقطه از یک پا به پای دیگر تغییر می کند. در یک ترتیب متحرک سازی نقطه سازی نقطه ثابتی ممکن است تغییر کند.اما فقط یک نقطه ثابت ممکن است برای یک قالب کلید بندی تعریف شده باشد. شکل 13 یک مثال از ترتیب متحرک سازی را نشان می دهد.
13ـ در این صفحه یک روش برای ایجاد و متحرک کردن یک بازیگر مصنوعی را حاضر کرده است و حول نقاطی که اغلب نادیده گرفته می شود بحث کرده است . برای مثال ، طراحی و آماده سازی مدلهایی برای شماره بندی ، دستورالعمل برای تغییرات یا ساختن اشیاء که شماره بندی شده باشند. ترکیبات ، شناسایی روش برای موقعیت یک اسکلت ، استفاده از نقاط ثابت در انیمشین سازی مورد استفاده قرار می گیرد.

فهرست مطالب
خلاصه: 1
1)انیمیشن ، شبیه سازی 1
مقدمه 1
1-2 اولین تکامل انیمیشن بر اساس فیزیک 2
3-1 دومین تکامل تجسم مدل های علمی 3
4-1 شبیه سازی و انیمیشن در تجسم علمی 4
انیمیشن کامپیوتری 4
کامپیوتر شبیه ساز: 5
کنترل حرکت در تجسم علمی 5
2-2 مشترکات ماشین و انسان 8
3-2 همکاری مدل های توصیفی و ایجادی 9
3-سطح کار و رفتار انیمیشن. 10
1-3 مدل کردن کار 10
2-3 جهت یابی و رفتارهای انیمیشن 11
D راه رفتن 11
3)صحبت کردن 13
4)نتیجه: 14
نگاه جامع کنترلی به متحرک مصنوعی 15
عملکرد مصنوعی 15
انیمیشن کامپیوتری سنتی 17
قیود مکانی 18
کنترل حرکت قابل تنظیم 22
تعیین مسیر 25
برنامه ریزی 26
راه رفتن 30
صحبت کردن 31
بازیگر مصنوعی : 34
مرحله 3: ماریلین کامل: 42
4ـ بررسی از تصویر متحرک : 42
5ـ موقعیت اسکلت بندی : 44
1ـ5 : تعریف اسکلت بندی : 44
2ـ5 ـ تابعی برای موقعیت اسکلت بندی : 44
3ـ5 ـ شناسایی روش برای موقعیت یک اسکلت بندی : 45
6.2 ـ پیشنهاد کردن پارامترهای قالب کلیدبندی : 50
6.3 ـ پیشنهاد الگوریتم : 51
6.6 ـ نقاط ثابت : 51

5

7