Cinematica inversă
Această intrare sau secțiune despre grafica computerizată nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Cinematica inversă este procesul de determinare a parametrilor unui obiect articulat și flexibil, care satisfac realizarea unei poziții dorite, pe baza doar poziționării extremităților. De exemplu, într-un model tridimensional al corpului uman, care sunt unghiurile pe care trebuie să le formeze cotul și antebrațul pentru a muta mâna dintr-o poziție de repaus într-o poziție de salut? Problema este vitală în robotică , unde brațele mecanice sunt controlate din punct de vedere al unghiurilor articulare, dar un operator care trebuie să poziționeze un instrument cu un braț mecanic cu siguranță nu vrea să ghideze manual fiecare articulație a robotului. Cinematica inversă este, de asemenea, importantă în programarea jocurilor și în modelarea tridimensională, dar trebuie spus că relevanța sa în acest domeniu a scăzut odată cu apariția utilizării bibliotecilor mari de date de captare a mișcării .
O figură articulată este alcătuită dintr-o serie de segmente rigide legate între ele prin intermediul articulațiilor. Prin variația unghiurilor de articulație, se obține un număr nedefinit de configurații. Cea mai mare problemă constă în găsirea unghiurilor potrivite pentru a obține setarea pe care doriți să o dați figurii. În general, nu există o soluție analitică a problemei. Cu toate acestea, problema pusă de cinematica inversă poate fi rezolvată prin tehnici de programare neliniare .
Pentru animatori, soluțiile cinematice inverse au o importanță considerabilă. Artiștilor le este mult mai ușor să seteze poza în spațiul virtual decât să introducă valori ale unghiului comun. Aplicarea algoritmilor de cinematică inversă vă permite să manipulați interactiv obiectele, să controlați animația și să evitați coliziunile.
Cinematica inversă în animație
În animația tridimensională este posibil să se calculeze mișcarea tuturor ramurilor unei structuri articulate, pe baza poziției inițiale și finale a unui capăt al obiectului. Metoda opusă, cinematica directă, necesită planificarea fiecărei mișcări pentru fiecare parte care alcătuiește un obiect.
Să luăm un exemplu real: când încearcă să prindă mânerul unei uși, creierul face calcule pentru a poziționa trunchiul și membrele astfel încât mâna să fie lângă ușă. Obiectivul principal este mutarea mâinii, dar poziționarea ei în spațiul dorit necesită o concertare complexă a diferitelor articulații . În mod similar, datorită diferitelor instrumente tehnologice, este necesar să se efectueze calcule cinematice inverse complexe, să se articuleze ramurile unei structuri de copac și să se obțină rezultatul dorit.
Animatorii aleg de multe ori să lucreze cu personaje generate de computer, dar ar fi aproape imposibil să animăm fiecare articulație. Soluția constă în setarea corespunzătoare a arcurilor de mișcare a articulațiilor, astfel încât să permită animatorului să miște mâinile, picioarele și trunchiul subiectului, în timp ce computerul generează automat poziția brațelor și picioarelor.
Pentru ca rezultatul să fie satisfăcător, articulațiile trebuie ajustate luând în considerare limitele structurii: de exemplu, în animația unei figuri umane, intervalul de mișcare între antebraț și cot trebuie să aibă loc doar pe o axă și nu poate depăși 180 grade, în plus, trebuie să aibă o limită inferioară care împiedică suprapunerea totală între braț și antebraț.
linkuri externe
- Robotic & simul 3D în FreeBasic , la sites.google.com .