Ragdoll fysik

Fysik Ragdoll (ragdoll)  er en form for proceduremæssig animation , der er kommet til at erstatte statisk, pre-render animation. Navnet kommer fra den engelske sætning kludedukke ( klud er en klud, dukke er en dukke), hvorfor denne type animation på russisk ofte kaldes en "kludedukke".

Udvikling

De enkleste forbindelser (led)

To simple forbindelser mellem to fysiske kroppe, hvis brug er tilstrækkelig til at simulere Ragdoll-fysik af enhver kompleksitet.

Tidlige 3D - computerspil brugte forudskabt animation til at vise karakterer døende. For at skildre en døende karakter blev der brugt et sæt præ-renderede animationer, denne metode er karakteriseret ved lave CPU- omkostninger . Efterhånden som computernes kraft steg, blev det muligt at skabe simuleringer af fysik i realtid, med nogle begrænsninger. På dette stadium var Ragdoll et sæt stive kroppe , der hver svarede til en knogle i grafikmotorens skeletanimationssystem , forbundet med hinanden ved hjælp af et begrænsningssystem. Det bestemmer, i hvilke vinkler hver krop kan afvige fra sin nabo, så billedet forbliver realistisk.

Udtrykket " kludedukke " dukkede op på grund af den forkerte funktion af artikulationssystemet. På grund af implementeringsbegrænsninger havde nogle af modellens led ringe eller ingen stivhed, hvilket fik hende til at falde som en rigtig kludedukke , hvilket ofte forårsagede en komisk effekt på grund af den kejtede positur.

Det første spil, der brugte ragdoll -fysik, var et projekt baseret på Jurassic Park - universet , spillet Jurassic Park: Trespasser , som forårsagede diametralt modsatte meninger, hvoraf de fleste var negative. Men mens Trespasser havde adskillige fejl , huskes spillet som en pioner inden for computerspils fysik. Nu bruges "kludedukken" ikke kun til at vise døden: der er kampspil , hvor spilleren kontrollerer det ene lem, og resten af ​​kroppen bevæger sig efter det ( Kludedukke Kung Fu ); eller endda racerspil , hvor førermodellen i tilfælde af en alvorlig kollision flyver gennem forruden og derefter opfører sig i overensstemmelse med fysikkens love ( Flatout -serien ). Moderne proceduremæssige animationsteknologier (såsom dem, som NaturalMotions Euphoria-underprogram er baseret på ) tillader udvikling af spil, der gør handlingen på skærmen troværdig ved at simulere både musklerne og nervesystemet . Hvis vi sammenligner dette med arkaisk menneskeskabt animation, så kan vi sige, at der er taget et væsentligt skridt i udviklingen af ​​videospil.

Brugen af ​​den nyeste teknologi baseret på ragdoll - animation kan ses i spil som Rockstar Games ' Grand Theft Auto IV , LucasArts' Indiana Jones and the Staff of Kings og LucasArts ' Star Wars: The Force Unleashed .

Lignende teknologier

Ragdoll - teknologien arbejder ud fra principperne fra Featherstone-algoritmen og fjeder - dæmper - kontakter. [1] Der er også en alternativ løsning ved hjælp af et begrænsningssystem og idealiserede kontakter. [2] Mens Bounded Solids er ret tæt på en "ragdoll", er der også " pseudo -ragdoll " teknologier.

Werlet integration Brugt i Hitman: Kodenavn 47 og gjort populær af Thomas Jakobsen [3] . I denne teknik er hver karakterknogle modelleret som et punkt forbundet med et vilkårligt antal andre punkter gennem simple begrænsninger. Verlet-begrænsninger er meget enklere og meget hurtigere at beregne end dem, der bruges i et fuldt simuleret stift kropssystem, hvilket resulterer i mindre CPU-overhead. Invers kinematik Henviser til efterbehandlingsteknologier og blev brugt i Halo : Combat Evolved .  Ved hjælp af en på forhånd oprettet dødsanimation beregner spilmotoren kroppens endelige position, hvilket ville tilfredsstille en realistisk visning. I tilfælde af invers kinematik kan døende karakterer delvist passere gennem verdens geometri, men i sidste ende vil alle modellens knogler ligge på et gyldigt sted. Blandet Ragdoll Denne teknik kombinerer en præ-lavet animation med et begrænsningssystem. Således bliver karakterdød gengivet overlagt, men fysikmotoren tjekker gyldigheden af ​​hvert træk. Mixed Ragdoll viser sig at være meget dyrere i form af computerressourcer end den sædvanlige "kludedukke", men overgår den med en størrelsesorden i øget realisme i displayet. Et eksempel på anvendelse kan ses i spillet Halo 2 . Procedurel animation NaturalMotion

Oprindeligt blev sådanne teknologier brugt til at skabe film , reklamer og tv-programmer , men med tiden fandt de vej til computerspil. Et nøgleelement i denne proceduremæssige animation er den udvidede simulering af den menneskelige krop. Euphoria- teknologi , når den behandler animation, reproducerer ikke kun knoglerne , men også musklerne og nervesystemet , hvilket tilføjer den korrekte interaktion med den omgivende verden til scenen. På grund af dette er hver ny visning af scenen forskellig fra den forrige, hvilket øger fascinationen af ​​at spille spillet igen. NaturalMotion- teknologi kan ses i GTA IV og Star Wars: The Force Unleashed

Fordele og ulemper

Da realtidsfysikberegning bruger en betydelig del af processorkraften , bruger mange spil en forenklet "ragdoll" skeletstruktur. I særdeleshed:

Den største fordel ved ragdoll- animation i forhold til traditionel animation er meget mere korrekt interaktion med miljøet. Hvis du forsøger at lave en animation til enhver mulig spilcase, vil det tage meget lang tid, og takket være ragdoll-fysikken kan spilmotoren generere ekstremt præcise scener i farten.

Se også

Noter

  1. US Patent 6 067 096 " Metode og system til at generere realistiske kollisioner i grafiske simuleringer "
  2. "Fysisk baseret modellering: principper og praksis" . Proc. SIGGRAF '97 . SIGGRAF97 . Los Angeles: Association for Computing Machinery Special Interest Group on Graphics. 1997. Forældet parameter brugt |coauthors=( hjælp ) Arkiveret 28. maj 2011 på Wayback Machine
  3. Advanced Character Physics Arkiveret 11. januar 2010. ( Eng.  Advanced Character Physics ), foredrag af Thomas Jacobson på GDC'01

Links