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一种新的 更快的浏览基于物理的动画的方法

导读 以计算机为基础的动画师负责将想象的世界和角色变为现实,并得到模拟器的帮助,这些模拟器可以模拟物体或流体在物理空间中移动的多种可能方...

以计算机为基础的动画师负责将想象的世界和角色变为现实,并得到模拟器的帮助,这些模拟器可以模拟物体或流体在物理空间中移动的多种可能方式。这些模拟器被称为“求解器”,为动画工作提供了重要的开端。但有一个问题。随着计算机变得越来越快,这些求解器通常会为动画师创建太多选项,从而无法有效地通过寻找合适的选项进行分类。

“一个模拟器可以返回数千个选项。对它们进行分类非常耗时,以至于这些有用的求解器无法充分发挥其潜力,”斯坦福大学计算机科学博士生PurviGoel说,她和她的导师,DougJames教授创建了一种新方法来优化搜索并将结果缩小到最有希望的选项。

他们将其称为“统一多世界浏览”,他们将在即将在不列颠哥伦比亚省温哥华举行的SIGGRAPH2022会议上首次展示他们的方法,这是计算机图形和交互技术的首要年度聚会。该方法既可以加快动画师的搜索过程,又可以通过限制模拟器必须循环通过的选项来减少计算时间和费用。最终,研究人员希望,它将允许艺术家和科学家以无与伦比的轻松和效率与求解器进行交互。

计算机科学教授詹姆斯说:“我们在该领域遇到了这种有趣的冲突,即计算机每年都变得更快、更并行,而且它们可以做更多的事情,但是人类正在变得更加强大。”

该视频摘要解释了统一多世界浏览方法,并展示了它如何模拟涉及各种物理现象的场景的示例。学分:斯坦福大学

参数和时间

求解器由输入参数(动画中对象的物理尺寸)控制。在一个例子中,研究人员使用统一多世界浏览来为一个假想的保龄球馆制作动画。参数包括球的起始速度和位置。

求解器只需逐个递增地遍历参数,并随着时间的推移模拟许多潜在的结果。关键是可以有很多输入参数,一个动画越长越复杂,创建模拟所需的参数和计算时间就越多,生成的选项也就越多。

“如果你是一名动画师并且你有一些想法,你必须手动调整这些参数,然后对所有结果一一进行排序,”Goel解释说。

统一的多世界浏览允许动画师创建“查询”以缩小选项范围,从而使识别非常具体的结果选项的过程更加容易。例如,查询可以将结果限制为动画师最感兴趣的结果——包括那些“在”所需的可能性范围内的结果,或者相反,排除那些“不在”该范围内的结果。样本动画可在研究人员的网站上查看。

例如,当被要求为从螺旋楼梯上坠落的毛绒犰狳制作动画时,动画师可能会在统一浏览器中创建一个查询,上面写着:“只显示犰狳一直坠落并停在最低楼梯上的选项。"动画制作者负责将果冻立方体放入碗中进行动画处理,动画师只能将选项限制为所有立方体都留在碗中的那些,或者可能只有一个,但只有一个会掉出来的选项。向想象中的沙堡发射的蓝色小球可能会指定“给我样品左前炮塔被砸坏的地方”或“仅顶部炮塔”。

Goel说,如果查询定义明确,统一多世界浏览可能会将数千个可能的选项减少到少数用户感兴趣的选项。此外,这个浏览框架可以处理从流体到烟雾再到压裂固体的所有东西——为什么它被描述为“统一”——这一事实使它与以前的选项区分开来,这些选项的范围仅限于单一的基于物理的现象。

寻找针

詹姆斯说,统一多世界浏览可以在创造力方面带来惊人的红利。他说,浏览器可以增加找到“大海捞针”选项的可能性,而动画师单独使用求解器可能永远无法找到。

詹姆斯说:“我们发现它可以帮助找到不太可能的结果,这些结果会让观众惊讶甚至高兴。”“‘哦,哇,球正好在这两座炮塔之间,完美地击中了另一个炮塔。’”

研究人员表示,该浏览器在虚构动画领域具有明显的意义,但也可以用于使工程师、物理学家、生物学家和其他在工作中越来越依赖模拟的科学家受益。

“统一的多世界浏览确实让动画师的工作变得更快、更轻松,”Goel说,“但我们认为它也让它变得更有趣。”