역 운동학이란 무엇입니까?

뼈 체인을 포즈를 취하는 두 가지 주요 방법이 있습니다.

“Forward Kinematics”(FK) 는 부모-자식 관계를 기반으로 뼈 체인을 조작하는 일반적인 방법입니다. 각 뼈를 개별적으로 회전해야합니다.

역 운동학 (IK) 은 또 다른 방법으로, 체인의 움직임은 타겟본 (선택적으로 폴 타겟본)에 의해 결정됩니다. 정상적인 부모-자녀 관계. 기본적으로 체인의 끝을 배치하면 IK 솔버가이를 수행하기 위해 나머지 골격이 수행해야하는 작업을 계산합니다.

이유 리깅에 역 운동학 제약이 필요한가요?

필요하지 않고 삶을 더 쉽게 만듭니다. 종종 많은 더 쉽습니다.

언제 사용해야합니까?

모든 상황에서 특정 위치에 뼈 체인의 끝이 있어야하는 위치 (예 : 무언가를 잡는 캐릭터 또는 걷는 동안 바닥에있는 발)

What 뼈대에 영향을 미칩니 까?

두 개의 제어 골격 (타겟, 폴)에 따라 체인의 골격을 위치로 회전합니다.

원본 문서 : 역 운동학 개요

사용자 역 운동학에 대해 들어 보셨을 것입니다. IK는 Blender 및 컴퓨터 그래픽에서 널리 사용되는 도구이지만 Inverse Kinematics 시스템을 처음 만들거나 사용하려는 경우 더 자세한 정보를 원할 수 있습니다. IK가 무엇인지 설명하고 어휘를 정의하고 사용을 검토 할 것입니다.

IK를 이해하는 데 필요한 어휘는 무엇입니까?

IK의 핵심에 들어가기 전에 , 우리는 몇 가지 IK 관련 어휘를 정의해야합니다. IK는 관절이있는 바디에 적용되는 방법입니다. 관절 형 몸체 란 무엇인가요?

다 관절 몸체

분절 몸체는 해골이있는 인간이나 동물과 같은 대부분의 애니메이션 몸체를 나타낼 수 있습니다. 간단히 말해서, 관절이있는 몸체는 연결된 사슬의 나무입니다. 링크 된 체인은 조인트와 링크로 구성되며 링크는 단단한 원통입니다.

그림 1 : 인체 관절 형 몸체

위 표지 사진의 단순한 장난감조차도 관절 형 몸체를 나타냅니다. 팔꿈치와 무릎 관절 만 빠졌습니다.

관절 유형

관절은 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째 유형의 관절은 회전 관절입니다. 그것은 주위를 회전하는 링크에 연결됩니다. 그림 2는 회전 관절을 보여줍니다.

그림 2 : 회전 조인트

회전 조인트는 시계 바늘을 링크로 사용하는 시계의 중앙 핀과 매우 유사합니다.

시계의 금색 핀은 회전식 조인트입니다. 프리즘 조인트는 연결된 링크가 조인트에서 변환되어 링크를 확장 / 축소하는 조인트입니다. 그림 3은 프리즘 조인트를 보여줍니다.

그림 3 : 프리즘 조인트

프리즘 조인트는 수하물에있는 접이식 손잡이의 길이를 늘리거나 줄이는 것과 매우 유사합니다. 자세히 보면 접이식 러 기지 핸들에는 4 개의 프리즘 조인트가 있습니다. 2 개의 프리즘 조인트가 핸들의 절반 아래에 있고 또 다른 2 개의 프리즘 조인트가 수하물 상단의 핸들 아래에 있습니다.

각각 조인트가 혼란스러워도 걱정하지 마십시오. 그들은 Inverse Kinematics에서 자주 사용되지 않습니다. 그리고 여러분이 알 수 있듯이 인간은 프리즘 관절을 가지고 있지 않습니다. 단지 회전 관절 만 있습니다. 계층 구조

관절 된 몸체에는 루트 조인트가 있습니다. 루트 조인트는 구조의 기초입니다. 휴머노이드의 루트 관절은 일반적으로 엉덩이의 중심입니다. 관절이있는 몸체는 루트 관절에서 시작하여 관절과 링크 트리로 구성됩니다. 새 관절과 링크는 나무의 새 가지와 비슷합니다. 인보 드 링크 / 조인트는 지정된 관절 / 링크와 관련하여 관절 형 바디의 트리 계층 구조 내에서 루트 관절에 더 가까운 링크 / 조인트입니다. 아웃 보드 링크 / 조인트는 관절 형 바디의 트리 계층 구조 내에서 루트 조인트에서 더 멀리 떨어져있는 링크 / 조인트입니다. 그림 4에서 조인트 A는 루트 조인트, 링크 1은 조인트 B의 내부 링크, 링크 2는 조인트 B의 외부 링크입니다.

엔드 이펙터

엔드 이펙터는 다음 위치에 있습니다. 가장 바깥 쪽 링크의 가장 바깥 쪽 위치입니다.교차하는 관절과 링크 체인의 자유 끝입니다. 엔드 이펙터는 관절이 아닙니다. 엔드 이펙터는 관절이있는 몸체의 끝에있는 위치 일뿐입니다. 이진 트리에 여러 잎이있을 수있는 것처럼 관절 형 몸체에는 여러 엔드 이펙터가있을 수 있습니다.

그림 4 : 엔드 이펙터는 녹색 원으로 표시됩니다.

아티큘레이션 및 포즈

아티큘레이션은 연결된 링크를 움직이는 관절의 회전 / 이동입니다. 예를 들어, 그림 5에서 관절 A의 관절은 45 °, 관절 B는 15 °, 관절 C의 관절은 -60 °입니다. 반면에 포즈는 관절 관절의 위치를 결정하는 관절 관절의 집합입니다. 즉, 포즈는 스칼라 값이 아닌 벡터 값입니다. 예를 들어 그림 4에서 관절이있는 몸체의 자세는 < 45 °, 15 °, -60 °>입니다.

그림 5 : A를 루트 조인트로 사용하는 관절 바디

순 운동학이란 무엇입니까?

역 운동학이 무엇인지 알아보기 전에 순 운동학이 무엇인지 파악해야합니다. Forward Kinematics 함수 / 알고리즘은 포즈를 입력으로 취하고 엔드 이펙터의 위치를 출력으로 계산합니다. 순 운동학은 역 운동학의 역함수입니다. Forward Kinematics를 사용하면 포즈 입력과 함께 함수 / 알고리즘을 제공하기 위해 관절이있는 바디의 전체 포즈를 정의해야합니다. 즉, 관절 바디에서 각 관절의 관절을 정의해야합니다. 관절 수가 적 으면 괜찮을 수 있지만 관절 수가 많으면 지루한 경향이 있습니다.

이제 끝을 원한다면 상상해보세요. 특정 목표 위치에 도달하기 위해 관절 된 신체의 이펙터. 즉, 대상으로 지정하려는 엔드 이펙터 위치를 알고 있지만 엔드 이펙터가이 대상 위치에 도달하기 위해 필요한 관절 된 몸체의 포즈를 알 수 없습니다. Inverse Kinematics가 빛나는 곳입니다!

그림 6 : 목표 위치는 빨간색 원으로 표시됩니다. 대상 위치는 입력으로 정의되며 엔드 이펙터가 대상 위치에 도달하는 데 필요한 결과 포즈가 출력입니다.

역 운동학은 순 운동학의 역함수 / 알고리즘입니다. Forward Kinematics 함수 / 알고리즘은 대상 위치를 입력으로 취하고 엔드 이펙터가 대상 위치에 도달하는 데 필요한 포즈를 계산합니다. 포즈는 출력입니다.

보시다시피 입력 및 출력은 FK와 IK 사이에서 전환됩니다. Inverse Kinematics를 사용하면 관절 된 몸체의 전체 포즈를 정의 할 필요가 없습니다. 이것은 IK 알고리즘에 의해 계산됩니다. IK에서는 위치를 입력으로 정의하기 만하면됩니다.

Inverse Kinematics는 포즈가 무엇인지 계산하는 모든 까다로운 계산 작업을 수행합니다. 그림 6은이를 잘 나타냅니다. 비포 씬에는 알려진 포즈가있는 관절이있는 바디가 있습니다. 엔드 이펙터가 도달하려고하는 대상 위치를 정의합니다. IK 알고리즘이 관절이있는 몸체에 적용되면 After Scene에 도달했습니다. After Scene은 엔드 이펙터가 이제 대상 위치에 있도록 새 포즈가 계산되었음을 보여줍니다.

IK의 용도는 무엇입니까?

이 시점에서 우리는 IK가 관절 된 몸체에 적용된다는 것을 알고, 관절 된 몸체가 무엇으로 구성되어 있는지, IK와 FK의 차이를 알고 있습니다. 지금까지 IK에 대한 개요를 살펴 보았지만 IK의 좋은 사용 사례로 마무리하겠습니다. IK는 인간형 팔이 우리가 본 것처럼 오브젝트 / 타겟에 도달하는 데 사용할 수 있습니다. IK는 발 스테핑에도 사용할 수 있으므로 발에 발을 디디고 IK가 다리 관절을 구성하는 방법을 파악합니다. IK는 일반적으로 애니메이션 자체 (객체에 도달)로 사용되지 않고 애니메이션 도구로 더 많이 사용됩니다. 따라서 걷기주기를 구현하는 경우 IK 도구를 사용하여 일부 키 프레임을 배치 할 수 있습니다.

그림 7 : IK는 발 회전을 목표로 사용하여 적용됩니다. 관절 L & R은 경사면에 맞게 회전합니다.

IK에 대한 또 다른 요점은 목표 / 타겟이 위치로 제한되지 않는다는 것입니다. 혼자 — 목표를 로테이션으로 정의 할 수 있습니다. 예를 들어, 고르지 않은 지형을 기준으로 발을 회전해야하는 경우 바닥의 법선을 기준으로 IK 회전 목표를 정의 할 수 있습니다. 그림 7을 참조하십시오. 이렇게하면 경사로를 걸을 때와 같이 발이 바닥을 따라 기울어집니다. IK를 사용하여 머리 (또는 눈)가 특정 방향을 바라 보도록 할 수도 있습니다.머리가 물체를 따라 가도록하려면 IK를 사용하여 머리가 물체를 따라 가도록 할 수 있습니다.

댓글

• 훌륭하고 훌륭합니다. 부서 설명! 감사합니다 ! 더 많은 뷰가 있어야합니다!

역 운동학은 리그가보다 사실적으로 작동하도록합니다. 3D 애니메이션뿐만 아니라 로봇 공학에서도 사용됩니다. 예를 들어 캐릭터의 손을 움직이고 팔꿈치와 어깨를 적절한 방향으로 움직일 수 있습니다. 이는 일부 아티스트에게 매우 유용 할 수 있습니다. 팔을 먼저 제자리로 옮긴 다음 등을 움직이면 팔에 대한 적절한 위치를 잃었 음을 알 수 있습니다.