Cascadeur: por qué 12 principios de Disney no son suficientes

Para comprender cómo funciona Cascadeur , debemos analizar la historia de la animación y el enfoque para crearla. En este artículo, Evgeny Khapugin, un animador líder en Banzai.Games , intentará explicar cómo ir más allá de los principios fundamentales de Walt Disney ayuda a crear animaciones realistas y cómo usar las herramientas físicas de Cascadeur para hacer esto .

A veces, cuando vemos películas o jugamos juegos, notamos escenas que no parecen naturales. Por lo general, no podemos explicar qué les pasa. Por ejemplo, es posible que no veamos los cables conectados al actor, pero sentimos que no se mueve como debería. Y la sospecha no nos engaña. Nuestro cerebro reconoce fácilmente movimientos poco realistas. En otras palabras, siempre notamos que la animación es físicamente incorrecta .

La animación moderna puede ser muy compleja, su creación lleva mucho tiempo y requiere el uso de referencias reales y movimientos de captura. Y sin embargo, nos encontramos con esas escenas una y otra vez. ¿Porque?

Lo que sucede detrás de escena

Curiosamente, una de las razones puede ser los 12 principios conocidos de la animación de Disney. Funcionan bien y explican bien cómo crear animaciones. Pero no dicen nada sobre el realismo. Estos principios aparecieron en la década de 1930, y los animadores confían en ellos hasta el día de hoy.

En 2002, Jeremy Cantor, supervisor de Sony Animation, agregó 12 principios de Disney a 12 propios. Ayudan a mejorar la calidad de la animación, introducen el concepto de fuerzas aplicadas al personaje. Las fuerzas pueden ser internas, como el peso o el movimiento muscular, o pueden ser externas, como la gravedad o la interacción con el aire, el agua u otros personajes.

Pero el animador debe aplicar estas fuerzas manualmente, de modo que le permitan hacer que la animación sea más expresiva, pero no más creíble. No, una animación verdaderamente realista debe tener en cuenta las fuerzas físicas reales aplicadas al personaje y de dónde provienen estas fuerzas. Aquí la captura de movimiento puede ayudar: se hace en realidad, lo que significa que los movimientos deben ser reales.

Pero, por desgracia, las posibilidades de captura de movimiento tampoco son ilimitadas. Para tomar una escena simple con un caballo, deberá alquilar un área grande, pagar la comida y el cuidado del caballo, limpieza, etc.

Y todo esto a pesar del hecho de que el caballo en sí es al menos real. Si necesitamos un dragón o un superhéroe, es poco probable que un mocap ayude.

Animación físicamente correcta

Cada año, aparecen más y más herramientas para el renderizado realista, creando simulaciones y sombreadores. Y, curiosamente, solo la tendencia no se aplica a la animación.

Cuando Eugene Dyabin, el fundador de Banzai.Games y Cascadeur, trabajó en el primer prototipo de Shadow Fight, se sorprendió mucho de que el centro de masa, absolutamente necesario para crear acrobacias realistas, falte en todos los programas de animación conocidos. Resulta que los animadores ahora están creando movimientos realistas a mano, basándose en referencias de video.

Shadow Fight, nuestra serie de juegos de lucha, pone gran énfasis en la animación. Este proyecto resultó ser muy exitoso, y fue la animación realista de los golpes lo que mereció muchas reacciones positivas. No podríamos hacer tal animación usando solo referencias y captura de movimiento. Para trabajar en ello, creamos Cascadeur , un sistema para crear animaciones físicamente correctas.

CascadeurEstuvo en desarrollo durante casi diez años, y durante este tiempo descubrimos que para crear un movimiento realista es suficiente calcular correctamente sus parámetros principales: centro de masa, momento de inercia y fuerza en el punto de apoyo.

Centro de masa

El centro de masa es uno de los puntos más importantes del personaje. Determina si el personaje puede mantener el equilibrio en una posición determinada.

Eche un vistazo a un ejemplo del querido Mortal Kombat. El golpe que hace Kitana parece bastante extraño y antinatural. Dada su postura y cómo se mueve su centro de masa, tendría que caer hacia adelante y caer.

Así es como podría verse un movimiento similar. Este hombre gira un poco durante el ataque, pero, a diferencia de Kitana, no trata de golpear a nadie y, por lo tanto, mantiene el equilibrio.

Puede haber varios centros de masa en una escena. Por ejemplo, cuando esta chica arroja su guante, comienzan a separarse, pero su centro de masa común permanece en su lugar.

El centro de masa es un punto muy inerte. No puede reducir la velocidad ni acelerar rápidamente, su trayectoria siempre debe permanecer suave, aunque las trayectorias de partes individuales del cuerpo pueden ser muy definidas.

Balística

Otro punto importante: cuando el personaje está en el aire, la trayectoria de su centro de masa siempre debe ser parabólica. Cualquier acción que realice el personaje en el aire, debe moverse a lo largo de una trayectoria balística.

En Cascadeur tenemos una herramienta para la creación de tales trayectorias. Es suficiente para que el animador cree una curva, establezca las posturas de inicio y fin y, si es necesario, agregue una animación intermedia. La altura de la curva se puede ajustar manualmente, determina cuánto tiempo está el personaje en el aire.

Una vez que todo está listo, Cascadeur calcula la trayectoria y solo puede adjuntarle el centro de masa del personaje. Como resultado, obtenemos una ruta de salto plausible y físicamente correcta.

Momento angular

El momento angular determina la rotación del personaje en una posición dada. Depende del momento de inercia y la velocidad de rotación del personaje.

En la imagen a continuación, el momento de inercia se presenta en forma de dos círculos de color gris. El radio de estos círculos está determinado por la pose del personaje. Cuanto más abierta es la pose, mayor es el momento de inercia.

La flecha representa el momento angular. Cuanto mayor es el momento de inercia, más lento gira el personaje, ya que la flecha necesita más tiempo para describir un círculo completo. Por el contrario, cuanto más pequeño es el círculo, más rápida es la rotación.

Este patinador, por ejemplo, gira más lentamente cuando lleva su pierna a un lado que cuando su cuerpo está ensamblado.

Al igual que el centro de masa, el momento angular es una cantidad muy inerte. No puede aparecer o desaparecer repentinamente y debe cambiar sin problemas. También permanece en vuelo cuando no hay fulcro. La energía al comienzo de la rotación no debe cambiar hasta el final del vuelo.

Debido a todos estos matices, la rotación realista en un salto es casi imposible de animar manualmente: los giros en cuadros intermedios deben ser tan precisos. Pero Cascadeur tiene una herramienta para eso.

Todo lo que necesita es una animación aproximada: las poses iniciales y finales y, posiblemente, algunas posiciones intermedias. Nuestro algoritmo calcula los valores exactos de rotación y corrige la posición del personaje en todos los cuadros.

Fuerzas en el fulcro

Los puntos de pivote también juegan un papel importante en el movimiento del personaje, por lo que las herramientas físicas deben tenerlos en cuenta. Cuando la fuerza en el punto de apoyo y la fuerza aplicada al centro de masa del personaje se encuentran en la misma línea, no afectan la rotación. Cuando esto no es así, el personaje comienza a girar.

Cascadeur es capaz de visualizar estas fuerzas y tenerlas en cuenta al calcular el movimiento del personaje.

Por ejemplo, queremos que un personaje aterrice en un pilar en una pose específica. Nuestro programa calculará de forma independiente todas las rotaciones necesarias, teniendo en cuenta los puntos de pivote, para que el personaje aterrice en la posición exacta que necesitamos y no caiga.

Además de las leyes físicas, al crear animaciones de combate, utilizamos dos principios más. Los llamamos separación y compensación., y complementan con éxito las leyes de la física.

Separación La

separación es la acumulación de energía en un lugar y su transferencia a otro lugar. Este principio se aplica al animar golpes poderosos. Aquí, por ejemplo, el personaje transfiere toda la energía de su salto a un golpe con una espada.

Otro ejemplo: este jugador de taekwondo. Se retuerce mucho, luego su cuerpo prácticamente se detiene, y solo la pierna continúa moviéndose. Como resultado, toda la energía de rotación se transfiere a la pierna.

Compensación La

compensación es el movimiento de una o más partes del cuerpo del personaje en la dirección opuesta a la dirección general del movimiento. Esto es necesario para mantener el equilibrio y suavizar la trayectoria del centro de masa.

Echa un vistazo a este mayal. Durante la huelga, el personaje tiene un mazo sobre su cabeza. Pero el mayal es pesado y puede tirar hacia atrás, lo que hace que pierda el equilibrio.

Para compensar este movimiento, el personaje lleva su cuerpo hacia adelante y gira un poco. Su centro de masa común se mueve hacia arriba y hacia abajo, pero el centro de masa del personaje siempre se mueve hacia adelante, compensando este movimiento.

Conclusión El

realismo de la animación a menudo se destruye con pequeños detalles: el centro de masa, que no se mueve como debería, o el momento angular, que se acelera en el momento equivocado. Juntas, estas pequeñas cosas se hacen notables y estropean la impresión general.

12 principios son una buena base para la animación, pero por sí solos no son suficientes cuando se requieren movimientos realistas. Creemos que estos principios deben complementarse con nuestras herramientas físicas. Podrían abordar los problemas del realismo físico y dejar que los animadores se concentren en el componente artístico.

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Banzai Games Senior Unity Developer. .