Cascadeur: Warum 12 Disney-Prinzipien nicht genug sind

Um zu verstehen, wie Cascadeur funktioniert , müssen wir uns die Geschichte der Animation und den Ansatz zu ihrer Erstellung ansehen. In diesem Artikel wird Evgeny Khapugin, ein führender Animator bei Banzai.Games , versuchen zu erklären, wie über Walt Disneys Grundprinzipien hinaus realistische Animationen erstellt werden und wie die physischen Werkzeuge von Cascadeur verwendet werden, um dies zu tun .

Wenn wir Filme schauen oder Spiele spielen, bemerken wir manchmal Szenen, die unnatürlich aussehen. Normalerweise können wir nicht erklären, was mit ihnen los ist. Zum Beispiel sehen wir möglicherweise nicht die am Schauspieler befestigten Kabel, aber wir haben das Gefühl, dass er sich nicht so bewegt, wie er sollte. Und der Verdacht täuscht uns nicht. Unser Gehirn erkennt leicht unrealistische Bewegungen. Mit anderen Worten, wir bemerken immer, dass die Animation physikalisch falsch ist .

Moderne Animationen können sehr komplex sein, ihre Erstellung nimmt viel Zeit in Anspruch und erfordert die Verwendung realer Referenzen und die Erfassung von Bewegungen. Und doch begegnen wir solchen Szenen immer wieder. Warum so?

Was passiert hinter den Kulissen?

Seltsamerweise kann einer der Gründe die bekannten 12 Prinzipien der Disney-Animation sein. Sie funktionieren gut und erklären gut, wie man Animationen erstellt. Aber sie sagen nichts über Realismus. Diese Prinzipien tauchten in den 1930er Jahren auf und die Animatoren verlassen sich bis heute auf sie.

Im Jahr 2002 fügte Jeremy Cantor, Supervisor von Sony Animation, 12 seiner eigenen 12 Disney-Prinzipien hinzu. Sie helfen, die Qualität der Animation zu verbessern und das Konzept der auf den Charakter ausgeübten Kräfte einzuführen. Kräfte können intern sein, wie Gewicht oder Muskelbewegung, oder extern, wie Schwerkraft oder Wechselwirkung mit Luft, Wasser oder anderen Charakteren.

Der Animator muss diese Kräfte jedoch manuell anwenden, damit Sie die Animation ausdrucksvoller, aber nicht glaubwürdiger gestalten können. Nein, eine wirklich realistische Animation sollte die tatsächlichen physischen Kräfte berücksichtigen, die auf den Charakter ausgeübt werden, und woher diese Kräfte kommen. Hier kann Motion Capture helfen - es wird in der Realität gemacht, was bedeutet, dass die Bewegungen real sein müssen.

Leider sind die Möglichkeiten der Bewegungserfassung auch nicht unbegrenzt. Um eine einfache Szene mit einem Pferd zu machen, müssen Sie eine große Fläche mieten, für Futter und Pferdepflege, Reinigung usw. bezahlen.

Und das alles trotz der Tatsache, dass das Pferd selbst zumindest echt ist. Wenn wir einen Drachen oder einen Superhelden brauchen, ist es unwahrscheinlich, dass ein Mocap hilft.

Physikalisch korrekte Animation

Jedes Jahr erscheinen immer mehr Werkzeuge für realistisches Rendern, um Simulationen und Shader zu erstellen. Und seltsamerweise gilt nur der Trend nicht für Animationen.

Als Eugene Dyabin, der Gründer von Banzai.Games und Cascadeur, am ersten Shadow Fight-Prototyp arbeitete, war er sehr überrascht, dass der Schwerpunkt - der für die Erstellung realistischer Akrobatik unbedingt erforderlich ist - in allen bekannten Animationsprogrammen fehlt. Es stellt sich heraus, dass Animatoren jetzt realistische Bewegungen von Hand erstellen und sich dabei auf Videoreferenzen verlassen.

Shadow Fight, unsere Reihe von Kampfspielen, legt großen Wert auf Animation. Dieses Projekt erwies sich als sehr erfolgreich und es war die realistische Animation der Schläge, die viele positive Reaktionen verdiente. Wir konnten eine solche Animation nicht nur mit Referenzen und Bewegungserfassung erstellen. Um daran zu arbeiten, haben wir Cascadeur erstellt - ein System zum Erstellen physikalisch korrekter Animationen.

CascadeurEs war fast zehn Jahre in der Entwicklung, und während dieser Zeit haben wir herausgefunden, dass es ausreicht, um eine realistische Bewegung zu erzeugen, die Hauptparameter korrekt zu berechnen: Schwerpunkt, Trägheitsmoment und Kraft am Drehpunkt.

Massezentrum

Der Schwerpunkt ist einer der wichtigsten Punkte des Charakters. Es bestimmt, ob der Charakter in einer bestimmten Position das Gleichgewicht halten kann.

Schauen Sie sich ein Beispiel aus dem geliebten Mortal Kombat an. Der Schlag, den Kitana macht, sieht ziemlich seltsam und unnatürlich aus. Angesichts ihrer Haltung und der Bewegung ihres Massenschwerpunkts musste sie nach vorne fallen und fallen.

So könnte eine ähnliche Bewegung tatsächlich aussehen. Dieser Mann dreht sich während des Streiks ein wenig um, versucht aber im Gegensatz zu Kitana nicht, jemanden zu schlagen, und hält daher das Gleichgewicht.

In einer Szene können mehrere Massenschwerpunkte vorhanden sein. Wenn dieses Mädchen zum Beispiel seinen Handschuh wirft, beginnen sie, sich voneinander zu entfernen, aber ihr gemeinsamer Schwerpunkt bleibt bestehen.

Der Schwerpunkt ist ein sehr inerter Punkt. Es kann nicht schnell verlangsamen oder beschleunigen, seine Flugbahn muss immer glatt bleiben, obwohl die Flugbahnen einzelner Körperteile sehr scharf sein können.

Ballistik

Ein weiterer wichtiger Punkt: Wenn der Charakter in der Luft ist, sollte die Flugbahn seines Massenschwerpunkts immer parabolisch sein. Unabhängig davon, welche Aktionen der Charakter in der Luft ausführt, muss er sich auf einer ballistischen Flugbahn bewegen.

In Cascadeur haben Sie ein Werkzeug zur Erstellung solcher Trajektorien. Es reicht aus, wenn der Animator eine Kurve erstellt, die Start- und Endposen festlegt und gegebenenfalls eine Zwischenanimation hinzufügt. Die Höhe der Kurve kann manuell angepasst werden. Sie bestimmt, wie lange sich das Zeichen in der Luft befindet.

Sobald alles fertig ist, berechnet Cascadeur die Flugbahn und kann nur den Schwerpunkt des Charakters daran anhängen. Als Ergebnis erhalten wir einen plausiblen, physikalisch korrekten Sprungweg.

Drehimpuls

Der Drehimpuls bestimmt die Drehung des Zeichens in einer bestimmten Position. Dies hängt vom Trägheitsmoment und der Rotationsgeschwindigkeit des Charakters ab.

Im Bild unten wird das Trägheitsmoment in Form von zwei grauen Kreisen dargestellt. Der Radius dieser Kreise wird durch die Pose des Charakters bestimmt. Je offener die Pose ist, desto größer ist das Trägheitsmoment.

Der Pfeil repräsentiert den Drehimpuls. Je größer das Trägheitsmoment ist, desto langsamer dreht sich das Zeichen, da der Pfeil mehr Zeit benötigt, um einen vollen Kreis zu beschreiben. Umgekehrt ist die Drehung umso schneller, je kleiner der Kreis ist.

Diese Skaterin dreht sich zum Beispiel langsamer, wenn sie ihr Bein zur Seite nimmt, als wenn ihr Körper zusammengebaut ist.

Der Drehimpuls ist wie der Schwerpunkt eine sehr inerte Größe. Es kann nicht plötzlich erscheinen oder verschwinden und muss sich reibungslos ändern. Es bleibt auch im Flug, wenn es keinen Drehpunkt gibt. Die Energie zu Beginn der Rotation sollte sich erst am Ende des Fluges ändern.

Aufgrund all dieser Nuancen ist es fast unmöglich, eine realistische Drehung in einem Sprung manuell zu animieren: Drehungen in Zwischenbildern sollten so genau sein. Aber Cascadeur hat ein Werkzeug dafür.

Alles, was er braucht, ist eine grobe Animation: die Anfangs- und Endposen und möglicherweise einige Zwischenpositionen. Unser Algorithmus berechnet die genauen Rotationswerte und korrigiert die Position des Charakters in allen Frames.

Kräfte am Drehpunkt

Drehpunkte spielen auch eine wichtige Rolle bei der Bewegung des Charakters, daher müssen physische Werkzeuge diese berücksichtigen. Wenn die Kraft am Drehpunkt und die auf den Massenschwerpunkt des Charakters ausgeübte Kraft auf derselben Linie liegen, wirken sie sich nicht auf die Drehung aus. Wenn dies nicht der Fall ist, beginnt sich der Charakter zu drehen.

Cascadeur kann diese Kräfte visualisieren und bei der Berechnung der Bewegung des Charakters berücksichtigen.

Zum Beispiel möchten wir, dass ein Charakter in einer bestimmten Pose auf einer Säule landet. Unser Programm berechnet unabhängig alle erforderlichen Drehungen unter Berücksichtigung der Drehpunkte, damit der Charakter genau an der Position landet, die wir benötigen, und nicht fällt.

Zusätzlich zu den physikalischen Gesetzen verwenden wir beim Erstellen von Kampfanimationen zwei weitere Prinzipien. Wir nennen sie Trennung und Entschädigungund sie ergänzen erfolgreich die Gesetze der Physik.

Trennung

Trennung ist die Ansammlung von Energie an einem Ort und ihre Übertragung an einen anderen Ort. Dieses Prinzip gilt beim Animieren kraftvoller Schläge. Hier überträgt der Charakter beispielsweise die gesamte Energie seines Sprunges in einen Schlag mit einem Schwert.

Ein weiteres Beispiel: dieser Taekwondo-Spieler. Er dreht sich sehr stark, dann stoppt sein Körper praktisch und nur das Bein bewegt sich weiter. Dadurch wird die gesamte Rotationsenergie auf das Bein übertragen.

Kompensation

Kompensation ist die Bewegung eines oder mehrerer Körperteile des Charakters in die der allgemeinen Bewegungsrichtung entgegengesetzte Richtung. Dies ist notwendig, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und die Flugbahn des Massenschwerpunkts zu glätten.

Schauen Sie sich diesen Dreschflegel an. Während des Streiks hält der Charakter einen Dreschflegel über den Kopf. Aber der Dreschflegel ist schwer und kann ihn zurückziehen, wodurch er das Gleichgewicht verliert.

Um diese Bewegung auszugleichen, nimmt der Charakter seinen Körper nach vorne und dreht sich ein wenig um. Ihr gemeinsamer Schwerpunkt bewegt sich auf und ab, aber der Schwerpunkt des Charakters selbst bewegt sich immer vorwärts und gleicht diese Bewegung aus.

Fazit Der

Realismus der Animation wird oft durch kleine Details zerstört: den Schwerpunkt, der sich nicht so bewegt, wie er sollte, oder den Drehimpuls, der zur falschen Zeit beschleunigt. Zusammen machen sich diese kleinen Dinge bemerkbar und verderben den Gesamteindruck.

12 Prinzipien sind eine gute Grundlage für die Animation, aber sie allein reichen nicht aus, wenn realistische Bewegungen erforderlich sind. Wir glauben, dass diese Prinzipien durch unsere physischen Werkzeuge ergänzt werden sollten. Sie könnten sich mit Fragen des physischen Realismus befassen und die Animatoren sich auf die künstlerische Komponente konzentrieren lassen.

Erfahren Sie mehr über Cascadeur:

Cascadeur:
Cascadeur:
Cascadeur:

Banzai Games Senior Unity Developer. .