Cascadeur: Por que 12 princípios da Disney não são suficientes

Para entender como o Cascadeur funciona , precisamos examinar o histórico da animação e a abordagem para criá-la. Neste artigo, Evgeny Khapugin, animadora líder do Banzai.Games , tentará explicar como ir além dos princípios fundamentais da Walt Disney ajuda a criar animações realistas e como usar as ferramentas físicas da Cascadeur .

Às vezes, quando assistimos filmes ou jogamos, percebemos cenas que não são naturais. Geralmente não podemos explicar o que há de errado com eles. Por exemplo, podemos não ver os cabos conectados ao ator, mas sentimos que ele não se move como deveria. E a suspeita não nos engana. Nosso cérebro reconhece facilmente movimentos irreais. Em outras palavras, sempre notamos que a animação está fisicamente incorreta .

A animação moderna pode ser muito complexa, sua criação leva muito tempo e requer o uso de referências reais e movimentos de captura. E, no entanto, vemos essas cenas repetidamente. Por quê então?

O que acontece nos bastidores

Curiosamente, uma das razões pode ser os 12 princípios bem conhecidos da animação da Disney. Eles funcionam bem e explicam bem como criar animações. Mas eles não dizem nada sobre realismo. Esses princípios apareceram na década de 1930, e os animadores confiam neles até hoje.

Em 2002, Jeremy Cantor, supervisor da Sony Animation, adicionou 12 princípios da Disney aos 12 de sua autoria. Eles ajudam a melhorar a qualidade da animação, introduzem o conceito de forças aplicadas ao personagem. As forças podem ser internas, como peso ou movimento muscular, ou externas, como gravidade ou interação com o ar, água ou outros personagens.

Mas o animador deve aplicar essas forças manualmente, para permitir que você torne a animação mais expressiva, mas não mais crível. Não, uma animação verdadeiramente realista deve levar em conta as forças físicas reais aplicadas ao personagem e de onde essas forças vêm. Aqui a captura de movimento pode ajudar - isso é feito na realidade, o que significa que os movimentos devem ser reais.

Mas, infelizmente, as possibilidades de captura de movimento também não são ilimitadas. Para fazer uma cena simples com um cavalo, você precisará alugar uma grande área, pagar pelos alimentos e cuidados com os cavalos, limpar etc.

E tudo isso apesar do fato de o cavalo em si ser pelo menos real. Se precisarmos de um dragão ou um super-herói, é improvável que um mocap ajude.

Animação fisicamente correta

Todos os anos, mais e mais ferramentas aparecem para renderização realista, criando simulações e shaders. E, estranhamente, apenas a tendência não se aplica à animação.

Quando Eugene Dyabin, fundador da Banzai.Games e Cascadeur, trabalhou no primeiro protótipo Shadow Fight, ficou surpreso que o centro de massa - absolutamente necessário para criar acrobacias realistas - esteja ausente em todos os programas de animação conhecidos. Acontece que os animadores agora estão criando movimentos realistas à mão, contando com referências de vídeo.

Shadow Fight, nossa série de jogos de luta, enfatiza bastante a animação. Esse projeto acabou sendo muito bem-sucedido, e foi a animação realista dos golpes que mereceu muitas reações positivas. Não foi possível fazer essa animação usando apenas referências e captura de movimento. Para trabalhar nisso, criamos o Cascadeur - um sistema para criar animações fisicamente corretas.

CascadeurEstá em desenvolvimento há quase dez anos e, durante esse período, descobrimos que, para criar um movimento realista, basta calcular corretamente seus principais parâmetros: centro de massa, momento de inércia e força no ponto de apoio.

Centro de massa

O centro de massa é um dos pontos mais importantes do personagem. Determina se o personagem pode manter o equilíbrio em uma determinada posição.

Dê uma olhada em um exemplo do amado Mortal Kombat. O soco que Kitana faz parece estranho e antinatural. Dada sua postura e como seu centro de massa se move, ela teria que cair para a frente e cair.

É assim que um movimento semelhante pode realmente parecer. Esse homem vira um pouco durante a greve, mas, ao contrário de Kitana, ele não tenta acertar ninguém e, portanto, mantém o equilíbrio.

Pode haver vários centros de massa em uma cena. Por exemplo, quando essa garota joga a luva, elas começam a se afastar uma da outra, mas o centro de massa comum permanece no local.

O centro de massa é um ponto muito inerte. Não pode desacelerar ou acelerar rapidamente, sua trajetória deve sempre permanecer suave, embora as trajetórias de partes individuais do corpo possam ser muito nítidas.

Balística

Outro ponto importante: quando o personagem está no ar, a trajetória de seu centro de massa deve ser sempre parabólica. Quaisquer que sejam as ações que o personagem realiza no ar, ele deve se mover ao longo de uma trajetória balística.

Em Cascadeur temos uma ferramenta para a criação de tais trajetórias. É suficiente para o animador criar uma curva, definir as poses inicial e final e, se necessário, adicionar uma animação intermediária. A altura da curva pode ser ajustada manualmente, pois determina quanto tempo o personagem fica no ar.

Quando tudo estiver pronto, Cascadeur calcula a trajetória e só pode anexar a ela o centro de massa do personagem. Como resultado, obtemos um caminho de salto plausível e fisicamente correto.

Momento angular

O momento angular determina a rotação do personagem em uma determinada posição. Depende do momento de inércia e da velocidade de rotação do personagem.

Na imagem abaixo, o momento de inércia é representado como dois círculos de cor cinza. O raio desses círculos é determinado pela pose do personagem. Quanto mais aberta a pose, maior o momento de inércia.

A seta representa o momento angular. Quanto maior o momento de inércia, mais lento o personagem gira, pois a flecha precisa de mais tempo para descrever um círculo completo. Por outro lado, quanto menor o círculo, mais rápida será a rotação.

Essa patinadora, por exemplo, gira mais devagar quando leva a perna para o lado do que quando o corpo está montado.

Como o centro de massa, o momento angular é uma quantidade muito inerte. Não pode aparecer ou desaparecer repentinamente e deve mudar sem problemas. Também permanece em voo quando não há ponto de apoio. A energia no início da rotação não deve mudar até o final do voo.

Devido a todas essas nuances, a rotação realista em um salto é quase impossível de animar manualmente: as curvas em quadros intermediários devem ser tão precisas. Mas Cascadeur tem uma ferramenta para isso.

Tudo o que ele precisa é de uma animação grosseira: as poses inicial e final e, possivelmente, algumas posições intermediárias. Nosso algoritmo calcula os valores exatos da rotação e corrige a posição do personagem em todos os quadros.

Forças no ponto de apoio

Os pontos de pivô também desempenham um papel importante no movimento do personagem, portanto, as ferramentas físicas devem levá-los em consideração. Quando a força no ponto de apoio e a força aplicada ao centro de massa do personagem estão na mesma linha, elas não afetam a rotação. Quando não é assim, o personagem começa a girar.

Cascadeur é capaz de visualizar essas forças e levá-las em consideração ao calcular o movimento do personagem.

Por exemplo, queremos que um personagem aterre em um pilar em uma pose específica. Nosso programa calculará independentemente todas as rotações necessárias, levando em consideração os pontos de articulação, para que o personagem chegue à posição exata que precisamos e não caia.

Além das leis físicas, ao criar animações de combate, usamos mais dois princípios. Nós os chamamos de separação e compensaçãoe complementam com sucesso as leis da física.

Separação

Separação é o acúmulo de energia em um local e sua transferência para outro local. Este princípio se aplica ao animar socos poderosos. Aqui, por exemplo, o personagem transfere toda a energia de seu salto em um golpe com uma espada.

Outro exemplo: esse jogador de taekwondo. Ele torce muito, então seu corpo praticamente para e apenas a perna continua se movendo. Como resultado, toda a energia de rotação é transferida para a perna.

Compensação

Compensação é o movimento de uma ou mais partes do corpo do personagem na direção oposta à direção geral do movimento. Isso é necessário para manter o equilíbrio e suavizar a trajetória do centro de massa.

Dê uma olhada neste mangual. Durante a greve, o personagem segura um golpe na cabeça. Mas o mangote é pesado e pode puxá-lo para trás, causando perda de equilíbrio.

Para compensar esse movimento, o personagem leva seu corpo para frente e se vira um pouco. O centro de massa comum se move para cima e para baixo, mas o centro de massa do próprio personagem sempre se move para frente, compensando esse movimento.

Conclusão O

realismo da animação é freqüentemente destruído por pequenos detalhes: o centro de massa, que não se move como deveria, ou o momento angular, que acelera na hora errada. Juntas, essas pequenas coisas se tornam visíveis e estragam a impressão geral.

Os 12 princípios são uma boa base para a animação, mas sozinhos não são suficientes quando são necessários movimentos realistas. Acreditamos que esses princípios devem ser complementados com nossas ferramentas físicas. Eles poderiam abordar as questões do realismo físico e deixar os animadores se concentrarem no componente artístico.

Saiba mais sobre Cascadeur:

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Banzai Games Senior Unity Developer. .