Computer Graphic Animation based on Forward Dynamic Simulation

Forward Dynamic 시뮬래이션을 이용한 컴퓨터 그래픽 애니매이션

This paper present a new technique for doing realistic computer animation. The method is based on forward dynamic simulation and nonlinear problem solving (parameter optimization) technique. Objects are modelled physically and simulated faithfully while satisfying kinematic and geometric constraints. This forward dynamic simulation gives us very realistic motions especially for non-voluntary motions. Then we extend simulation technique to do animation using parameter optimization. The basic idea is to add motion control over the entire animation. The motion control is finding optimal solutions while satisfying user's animation goals. We provide two different animation technique; one is for rigid body without joint actuators and the other is for rigid body with linear joint actuators. To achieve motion control, we convert single simulation to single nonliner function evaluation while either setting initial conditions as variables for the function or allocating control variables in terms of time. This method is presented with two animation examples: dice-magic and human stand-up.

이 논문은 실감나는 컴퓨터 그래픽 애니매이션을 하기위한 새로운 방법을 제시하는데, 이것은 forward dynamic simulation 과 비선형 방정식 해법을 사용한 것이다. 이 방법을 사용하여 시뮬래이션할 경우, 물리학적 기하학적 기구학적 제약을 쉽게 만족시킬 수 있다. 이러한 forward dynamic simulation 기법은 특히 비 자발적인 동작에 대하여 아주 실감나는 동작을 제공한다. 이러한 시뮬래이션 기법에 비선형 방정식 해법을 사용하여 컴퓨터 그래픽 애니매이션 기법을 만든다. 기본적인 방법은 동작 제어 기능을 추가하여 사용자가 애니매이션 하고자 하는 목적을 만족 시키는 것인데, 비선형 함수의 문제로 변환하여 최적값만 찾으면 되는 것이다. 이러한 forward dynamic simulation 을 사용한 애니매이션을 작동기를 가진 경우와, 작동기를 가지지 않은 경우로 나누어 두개의 제어방법을 제시하는데, 특히 선형 작동기(근육)를 가진 경우에 대하여 보다 현실에 가까운 제어법을 제시한다. 이상의 두 동작 제어에 관한 예를 "마술주사위" 와 "사람의 일어섬" 예로 보여준다.