一種新的 更快的瀏覽基于物理的動畫的方法

以計算機為基礎的動畫師負責將想象的世界和角色變為現實，并得到模擬器的幫助，這些模擬器可以模擬物體或流體在物理空間中移動的多種可能方式。這些模擬器被稱為“求解器”，為動畫工作提供了重要的開端。但有一個問題。隨著計算機變得越來越快，這些求解器通常會為動畫師創建太多選項，從而無法有效地通過尋找合適的選項進行分類。

“一個模擬器可以返回數千個選項。對它們進行分類非常耗時，以至于這些有用的求解器無法充分發揮其潛力，”斯坦福大學計算機科學博士生PurviGoel說，她和她的導師，DougJames教授創建了一種新方法來優化搜索并將結果縮小到最有希望的選項。

他們將其稱為“統一多世界瀏覽”，他們將在即將在不列顛哥倫比亞省溫哥華舉行的SIGGRAPH2022會議上首次展示他們的方法，這是計算機圖形和交互技術的首要年度聚會。該方法既可以加快動畫師的搜索過程，又可以通過限制模擬器必須循環通過的選項來減少計算時間和費用。最終，研究人員希望，它將允許藝術家和科學家以無與倫比的輕松和效率與求解器進行交互。

計算機科學教授詹姆斯說：“我們在該領域遇到了這種有趣的沖突，即計算機每年都變得更快、更并行，而且它們可以做更多的事情，但是人類正在變得更加強大。”

該視頻摘要解釋了統一多世界瀏覽方法，并展示了它如何模擬涉及各種物理現象的場景的示例。學分：斯坦福大學

參數和時間

求解器由輸入參數(動畫中對象的物理尺寸)控制。在一個例子中，研究人員使用統一多世界瀏覽來為一個假想的保齡球館制作動畫。參數包括球的起始速度和位置。

求解器只需逐個遞增地遍歷參數，并隨著時間的推移模擬許多潛在的結果。關鍵是可以有很多輸入參數，一個動畫越長越復雜，創建模擬所需的參數和計算時間就越多，生成的選項也就越多。

“如果你是一名動畫師并且你有一些想法，你必須手動調整這些參數，然后對所有結果一一進行排序，”Goel解釋說。

統一的多世界瀏覽允許動畫師創建“查詢”以縮小選項范圍，從而使識別非常具體的結果選項的過程更加容易。例如，查詢可以將結果限制為動畫師最感興趣的結果——包括那些“在”所需的可能性范圍內的結果，或者相反，排除那些“不在”該范圍內的結果。樣本動畫可在研究人員的網站上查看。

例如，當被要求為從螺旋樓梯上墜落的毛絨犰狳制作動畫時，動畫師可能會在統一瀏覽器中創建一個查詢，上面寫著：“只顯示犰狳一直墜落并停在最低樓梯上的選項。"動畫制作者負責將果凍立方體放入碗中進行動畫處理，動畫師只能將選項限制為所有立方體都留在碗中的那些，或者可能只有一個，但只有一個會掉出來的選項。向想象中的沙堡發射的藍色小球可能會指定“給我樣品左前炮塔被砸壞的地方”或“僅頂部炮塔”。

Goel說，如果查詢定義明確，統一多世界瀏覽可能會將數千個可能的選項減少到少數用戶感興趣的選項。此外，這個瀏覽框架可以處理從流體到煙霧再到壓裂固體的所有東西——為什么它被描述為“統一”——這一事實使它與以前的選項區分開來，這些選項的范圍僅限于單一的基于物理的現象。

尋找針

詹姆斯說，統一多世界瀏覽可以在創造力方面帶來驚人的紅利。他說，瀏覽器可以增加找到“大海撈針”選項的可能性，而動畫師單獨使用求解器可能永遠無法找到。

詹姆斯說：“我們發現它可以幫助找到不太可能的結果，這些結果會讓觀眾驚訝甚至高興。”“‘哦，哇，球正好在這兩座炮塔之間，完美地擊中了另一個炮塔。’”

研究人員表示，該瀏覽器在虛構動畫領域具有明顯的意義，但也可以用于使工程師、物理學家、生物學家和其他在工作中越來越依賴模擬的科學家受益。

“統一的多世界瀏覽確實讓動畫師的工作變得更快、更輕松，”Goel說，“但我們認為它也讓它變得更有趣。”