Założone zostało, iż stworzony zostanie system komputerowy, który w przeciwieństwie do metod symulacyjnych i rejestracji rzeczywistego ruchu pozwala na zmiany stylu animacji i uzyskanie animacji przejaskrawionej. Zweryfikowana została koncepcja wykorzystania logiki rozmytej do zamodelowania procesu subiektywnego oceniania i doboru wartości parametrów faz animacji. Inne cele pracy dotyczyły:
System wspomagania animacjiZałożeniaZałożenia zrealizowanego systemu były następujące: na wejście podawane są animacje schematyczne, zawierające pozy i translacje (ruchy przejść) między nimi, bez faz dodatkowych. Aplikacja wzbogaca ruch o fazy dodatkowe a ruch uzależniony jest od oczekiwanego subiektywnego wydźwięku animacji określonego wcześniej przez użytkownika. Wynikowa jakość wizualna animacji jest wysoka. Rozpatrywane są cechy płynności i stylizacji animacji, ustalane poprzez podanie słownej wartości parametrów. System wykorzystuje logikę rozmytą w celu przetwarzania parametrów.
Model procesu realizacji animacjiZaprojektowany został model tradycyjnego procesu realizacji animacji. Wejściem do modelu są instrukcje reżysera: jaka ma być stylizacja ruchu, ile ma on trwać, gdzie się rozpocząć i gdzie zakończyć. Zadaniem animatora jest wykorzystać wiedzę do przygotowania roboczej wersji animacji, która jest następnie oceniana. Jeżeli wynik zbyt znacząco odbiega od założeń początkowych konieczne jest prowadzanie poprawek, dodawanie nowych faz ruchu, zmiany faz istniejących – tak długo, aż animacja spełni wymagania. Model procesu realizacji animacji Parametryzacja ruchuNa potrzeby przetwarzania zaproponowano następujący sposób parametryzacji animowanego ruchu. Założone zostaje iż animacja przygotowana jest zgodnie z metodą „od pozy do pozy”, tzn. jeden segment animacji zawiera pozę, przejście i pozę docelową. Odpowiednie elementy ruchu pokazane są na poniższym rysunku. Ruch w fazie głównej opisać można parametrami prędkość V, amplituda A, czas trwania t. Fazy dodatkowe umieszczane są w animacji przed ruchem i po nim, oraz w zatrzymaniu. Są to tzw. fazy antycypacji, przerzutu i ruchomego zatrzymania. Założono, iż amplitudy i długości antycypacji i przerzutu są takie same, stąd też do opisu faz dodatkowych stosowane są tylko dwa parametry: dA i dt. W dalszej części wykorzystywane będą oznaczenia wektorów A i B dla "zgrupowania" parametrów faz głównych i dodatkowych. Na rysunku H oznacza zakres występowania losowych wychyleń od pozy docelowej, nazywanych ruchomym zatrzymaniem. Podział segmentu animacji na pozy, translacje między nimi i fazy dodatkowe zgodnie z metodyką „od pozy do pozy”: Parametryzacja faz ruchu Reguły rozmyteModel realizacji animacji uzupełniony o wprowadzone powyżej oznaczenia parametrów przedstawiony jest na rysunku. Wymagania jakościowe zawarte są w wektorze J, animacja schematyczna opisana jest wektorem A, zaś dodawane do animacji fazy wektorem B. Ocena subiektywna polega na przypisaniu wartościom parametrów A i B, wektora oceny J. To, w jaki sposób wykorzystywać fazy dodatkowe i jak dobierać wartości parametrów z wektora B dla animacji opisanej przez A, określane jest przez reguły animacji. Zastąpienie procesu wielokrotnego poprawiania animacji odpowiednim mechanizmem wnioskowania Z wspomnianych na wstępie reguł animacji uzyskane są dwie najważniejsze wskazówki:
Czynność opisana parametrami A={V, A, t} po dodaniu do niej dodatkowych faz opisanych parametrami B={dA, dA}, wykonywana jest wobec tego w różny sposób w zależności od alfa i beta. Zachodzi konieczność powiązania wartości alfa, beta z uzyskiwanymi subiektywnymi cechami animacji. W tym celu wykorzystana zostanie funkcja oceny. Funkcja ocenySformułowana została funkcja oceny, która animacji o zadanych współczynnikach proporcji alfa i beta przypisuje opis słowny cech płynności, stylu i jakości ruchu. Tylko w procesie oceny subiektywnej z udziałem licznej grupy widzów możliwe jest przypisanie animacjom o różnych wartościach alfa, beta opisów w postaci wektora cech jakościowych J. Proces oceny zapisać można jako: Dla podanych wcześniej zależności dA i dt od alfa i beta możliwe jest przekształcenie powyższej funkcji do postaci uwgzlędniających wektory parametrów: czyli przypisywania animacji opisanej parametrami A i B grupy ocen J. Testy oceny subiektywnej
dt=g(beta·V·t), gdzie: g(x)=10·tgh(x / 0,125) Ograniczenie przedziałów zmienności parametrów, poprzez zastosowanie funkcji nasycenia Określona eksperymentalnie korelacja między parametramiWygenerowano animacje przejścia między dwiema pozami, w których wykorzystane były różne wartości współczynników alfa i beta. Animacje zostały ocenione subiektywnie w celu określenia korelacji między subiektywnymi i obiektywnymi parametrami ruchu. W tabeli poniżej pogrubieniem zaznaczono wysokie wartości współczynnika korelacji. Parametr beta wykazuje silny wpływ na stopień płynności i jakości animacji, alfa na jej styl, a wysoka płynność implikowała wysoką ocenę jakości animacji. Oceniane animacje wygenerowano i badano dla wartości współczynników: Stosowane skale ocen były następujące: Przykłady ruchu z małymi i dużymi wartościami alfa i beta.
Określanie funkcji odwrotnej do funkcji ocenyW modelu animacji funkcja oceny przedstawiona jest następująco: Funkcja odwrotna do funkcji oceny ma postać: Przedstawiona na rysunku część modelu realizacji animacji wymaga przetworzenia do postaci , która pozwoli w oparciu o wektory J i A wyznaczyć B: Szczegóły wyznaczania funkcji odwrotnej zawarte są w artykule. Wynikiem są reguły określania wartości alfa i beta dla zadanych J={styl, płynność}. Wyznaczanie reguł rozmytychOstatecznie poszukiwane są zależności łączące wartości wejściowych parametrów animacji, czyli wektora A oraz założeń subiektywnych J z parametrami faz dodatkowych B (nie zaś z alfa i beta). Zależności te przedstawić można jako szereg działań algebraicznych, w których na postawie określonego J wyznaczane są alfa, beta, następnie na podstawie V, a, t okreslane są dA i dt. Działania te zamienione zostają na zadania w logice rozmytej o następującej postaci: W ten sposób powstają reguły o postaci np: Dla systemu wnioskowania rozmytego funkcje przynależności parametrów ruchu określane są w sposób subiektywny. Szczegóły zawarte są w artykule. Model rozmytyZależności wartości dA od parametrów wejściowych do systemu wnioskowania przedstawione są na rysunku w postaci powierzchni modelu. Dzięki zdolnościom interpolacyjnym wnioskowania rozmytego uzyskiwane są płynne zmiany wartości oraz możliwe jest określenie wartości poza tzw. punktami podparcia, tj. dla wartości zmiennych wejściowych, które nie były uwzględniane w tworzeniu bazy reguł. Analiza powierzchni modelu rozmytego dA (zależne od styl, płynność, A, V) System wspomagania komputerowej animacji postaciZaprojektowany system przedstawiony jest poniżej. Praca z nim przebiega w sposób następujący:
|