نویسی برنامه روشهایانیمیشن

برایای رایانه های بازی

فصیحی امیرحسینشریف افزار فن

1391تیر

اهداف

در • انیمیشن سازی پیاده فنی روشهای بر مروریها بازی

سازی • بهینه روشهایجدید • های روش بررسیعلمی • تحقیقاتی های حوزه بعضی با آشناییهای • بازی از برخی در انیمیشن های فناوری تحلیل

روزانیمیشن • افزارهای میان

انیمیشن سازی پیاده روشهای انواعبازی در

• Cel Animation• Billboards with animated textures• Rigid Hierarchical• Vertex Animation• Skinned Animation

Cel Animation

3D Animation

Doomبازی •oQuad دوربین سمت به هاییoAnimated Texture

3D Animation

Rigid Hierarchical Animation

Per Vertex Animation / Morph Target

Facial Morph Demo Video

Skinned Animation

Skinned Animation

• Software Skinning• Hardware Skinning (GPU shaders)

Automatic Rigging

http://www.mit.edu/~ibaran/autorig/

انیمیشن در زمان

• Pose Interpolation / Continuous Time• Time unit (seconds/frames)• Frame/Sample

ttt = 0.2 ttt = 0.8 ttt = 1.3

Keyframe 1 Keyframe 2 Keyframe 3

انیمیشن برای ای داده قالب

• Joint 1o Keyframe 1

Translation• x, y, z

Orientation• x, y, z, w

Scale• x, y, z

o Keyframe 2 Translation

• .....o ....

• Joint 2

o ....

فشرده روش عنوان به انیمیشنسازی

الزم هر: اطالعات از vertexموقعیت لحظه هر درزمان.

اطالعات: کمترین ذخیره هدف

Animation Retargeting

• Real-time motion retargetting to highly varied user created morphologies (Spore)• http://chrishecker.com/Real-time_motion_retargeting_to_highly_varied_user-created_morphologies

• Feature points based facial animation retargetting • http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1450621

Havok Animation Retargeting Video

Metachannels

• Eventso Time = 0.5

footstep lefto Time = 1.5

footstep righto ...

• ...

Animation BlendingLERP Blending

• Temporal Interpolation

• Motion Continuity (Cross Fading)

• Directional Locomotiono Targeted Movemento Pivotal Movement

• Complex LERP Blendo Generalized one dimensionalo Simple Two dimensionalo Triangular Two dimensionalo Generalized Two dimensional

Blending

• Partial skeleton blending• Additive blending

o Stance variationo Locomotion noiseo Aim and look ato Overloading time axis

Partial Blending

Uncharted 2

Additive Blending

Blend Trees

Blend Tree

UDK Blend Tree Video

Post Processing

• Procedural Animation• Inverse Kinematics• Ragdolls

RagdollsRagdolls in Diablo 3 (box2d.googlecode.com/files/GDC2012_ErinCatto_Ragdolls.pdf)

Leg IK

Animation Pipeline

• Clip decompression and pose extraction• Pose blending• Global pose generation• Post-processing• Recalculation of global poses• Matrix palette generation

انیمیشن سازی بهینه

کمتر • حافظه از استفادهبصورت • حافظه از cache friendlyاستفاده

فشرده – کمتر حافظه از استفادهسازی

• Channel Omission• Quantization

o Scalar Quantization (Jonathan Blow:

http://number-none.com/product/Scalar%20Quantization/index.html)

• Sample Frequency and Key Omission• Curve Based Compression (B-Splines, Granny)

• Selective Loading and Streaming

Curve Based Compression (B-Splines)

30fps -> 90 frames -> 90 * 32bits = 27180 bitsCurve Fitting -> 7 data points -> 7 * 32bits = 224 bits

t = 3 sec

q

CPU Cache

Bitsquid Engine (Low Level Animation System)http://bitsquid.blogspot.com/2009/11/bitsquid-low-level-animation-system.htmlhttp://bitsquid.blogspot.com/2011/10/low-level-animation-part-2.html

Multithreaded Animation

• Intel Horsepower demo:http://software.intel.com/en-us/articles/horsepower-source-code-download/

Intel Horsepower Demo

Single Threaded Animation

Intel Horsepower Demo

Multithreaded Animation

Animation Layering

Face Layer - PartialHand Layer - PartialHair Layer - PartialBase Layer - Full BodyRun Randomness Layer - AdditiveWeapon Layer - PartialBreathing Layer - Additive

Animation and Player Control in Uncharted 1 & 2, Travis McIntosh, GDC 2010

Physics Based Animation

مدل • برای فیزیکی سازی شبیهشده • تعریف پیش از انیمیشن از استفادهانیمیشن • و سازی شبیه ترکیبسپس • و فیزیDکی اعضای روی بر انیمیشن اعمال

سازی شبیه

Dynamic, data-driven character control with adjustable balance, Dynamo

http://graphics.cs.williams.edu/papers/DynamoVGS06

Dynamo Video - Adaptation

Dynamo Video - Balance

Dynamo - Boxing

Dynamo - Failure

Dynamic Response for Motion Capture Animationhttp://graphics.cs.ucr.edu/projects/dynResp/mocsim2.html

Dynamic Response

Dynamic Motion Synthesis

• Natural Motion (Endorphin, Euphoria) http://naturalmotion.com

• Gameso Read Dead Redemptiono GTA IVo Star Wars: The Force Unleashed

Natural Motion - Euphoria

فناوری پایه

ژنتیکی های الگوریتم و عصبی شبکه

Dynamic Motion Synthesis – Read Dead Redemption

Dynamic Motion Synthesis – GTA IV

Dynamic Motion Synthesis – Star Wars, Force Unleashed

Parametric Motion Graphs

از • عمدتا حDرکتی، های داده MotionذخیرهCapture

ساخت • و ها داده Motion Graphآنالیزجستجوی • بازی real-timeانجام اجرای هنگام در

Motion Graphs Research

Motion Graphshttp://research.cs.wisc.edu/graphics/Papers/Gleicher/Mocap/mograph.pdf

Parametric Motion Graphshttp://pages.cs.wisc.edu/~heckr/Papers/PMGFullPaper.pdf

Parametric Motion Graphs Demo Video

مصنوعی هوش و انیمیشن

حرکت • انتخابoMotion Graphoفیزیکی

activepassive

روباتیک • و کنترل تحقیقات با راستا هم

Animation-Driven Locomotion

Animation Driven Locomotion for Smoother Navigation (GDC 2012)

Bobby AnguelovAI Programmer IO InteractiveGabriel Leblanc AI Programmer, EidosShawn Harris Senior Programmer, Big Huge Games

انیمیشن افزارهای میان

• Natural Motion, Morpheme• Autodesk, HumanIK• RAD Game Tools, Granny• Havok Animation/Behavior• Chemical Games, Alienmotion

Animation Middleware - Alienmotion

• Game Engine Architecture, Jason Gregory• Bisquid.se• Game Programming Gems Series• AI Game Programming Wisdom Series• gamasutra.com

منابع سایر

سوال؟

fassihi@fanafzar.com@ahfassihi