Disney упростит перенос компьютерных персонажей в реальный мир

Специалисты из Disney Research разработали программу, позволяющую легко превращать анимированных компьютерных персонажей в управляемые тросами физические модели наподобие кукол-марионеток. Программа на основе заданных пользователем движений персонажа самостоятельно выбирает такое расположение элементов и тросов, которое позволит воспроизвести эти движения. Полученную модель можно распечатать на 3D-принтере. Разработка представлена на конференции по компьютерной графике ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation 2017, также доступна текстовая версия.

Обычно механизмы и компьютерные модели состоят из набора сочлененных элементов. К примеру, компьютерные персонажи в играх представляют собой виртуальный скелет из жестких конечностей и сочленений, позволяющих им двигаться. Существует два основных типа планирования движений таких объектов — прямая и инверсная кинематика. При прямой кинематике движение родительского-элемента приводит к движению дочерних элементов, к примеру движение плеча приводит к движению локтя и запястья. Инверсная кинематика является противоположной прямой, то есть при таком принципе движение запястья вызывает движения локтя. Такое управление движением гораздо сложнее математически и требует больших вычислительных мощностей, но оно позволяет достичь большей точности.

Именно такой подход использовали в своей разработке специалисты из Disney Research. Сначала пользователь создает скелетную анимацию персонажа или какого-либо объекта. После этого программа добавляет в модель управляющие тросы. Исследователи выбрали их, потому что зачастую из-за размеров модели в нее невозможно встроить электромоторы. Сначала в модель добавляются сотни тросов, которые позволяют точно воспроизвести заданные пользователем движения. Затем система начинает убирать избыточные тросы и перемещать точки их прикрепления.

Разработчики утверждают, что изначально система использовала для модели персонажа из мультфильма 1600 тросов. В процессе оптимизации число снизилось до восьми за 25 секунд, а за три минуты система оставила лишь три троса без потери качества воспроизведения анимации. Большую часть деталей исследователи распечатали на 3D-принтере. Помимо модели персонажа из мультфильма они также показали захват и аналог руки, сделанные с помощью той же программы. Исследователи считают, что их программа значительно облегчит создание реальных копий виртуальных персонажей, и позиционируют свою программу как инструмент для любителей, а не только профессионалов.

Другие мультипликационные компании также помогают любителям и профессионалам в создании анимаций. К примеру, компания Pixar опубликовала исходный код своего ключевого инструмента для создания мультфильмов. Так же поступили и разработчики пакета Toonz, с помощью которого создавались некоторые известные мультфильмы, такие как «Футурама».

Григорий Копиев