La simulación interactiva basada en esqueletos (o deformaciones dinámicas interactivas impulsadas por esqueletos ) es una técnica científica de simulación por computadora que se utiliza para aproximar deformaciones físicas realistas de cuerpos dinámicos en tiempo real . Implica el uso de dinámica elástica y optimizaciones matemáticas para decidir las formas del cuerpo durante el movimiento y la interacción con las fuerzas . Tiene diversas aplicaciones dentro de simulaciones realistas para medicina , animación por ordenador 3D y realidad virtual .
Los métodos para simular la deformación, como cambios de forma, de cuerpos dinámicos implican cálculos intensivos y se han desarrollado varios modelos. Algunas de ellas se conocen como deformación de forma libre , deformación impulsada por el esqueleto , deformación dinámica y modelado anatómico . La animación esquelética es bien conocida en la animación por computadora y la simulación de personajes en 3D. Debido a la insensibilidad de cálculo de la simulación, hay pocos sistemas interactivos disponibles que puedan simular de manera realista cuerpos dinámicos en tiempo real . Ser capaz de interactuar con un modelo 3D tan realista significaría que los cálculos tendrían que realizarse dentro de las limitaciones de una velocidad de cuadros que sería aceptable a través de una interfaz de usuario .
Investigaciones recientes han podido aprovechar modelos y métodos desarrollados previamente para proporcionar simulaciones suficientemente eficientes y realistas. La promesa de esta técnica puede ser tan generalizada como imitar las expresiones faciales humanas para la percepción o simular un actor humano en tiempo real u otros organismos celulares . El uso de restricciones esqueléticas y fuerzas parametrizadas para calcular las deformaciones también tiene el beneficio de comparar cómo una sola célula tiene un esqueleto en forma , así como cómo un organismo vivo más grande podría tener un esqueleto óseo interno, como las vértebras . Las simulaciones generalizadas de fuerzas externas del cuerpo hacen que los cálculos de elasticidad sean más eficientes y significan que son posibles interacciones en tiempo real .
Un sistema de simulación de este tipo consta de varios componentes:
dominio con cálculos de estas funciones jerárquicas similares al de las wavelets perezosas
En lugar de ajustar el objeto al esqueleto, como es común, el esqueleto se utiliza para establecer restricciones de deformación. Además, la base jerárquica significa que se pueden introducir o eliminar niveles de detalle cuando sea necesario, por ejemplo, observando desde lejos o superficies ocultas.
Se utilizan poses precalculadas para poder interpolar entre formas y lograr deformaciones realistas a lo largo de los movimientos. Esto significa que se evitan los fotogramas clave tradicionales.
Existen similitudes en el ajuste del rendimiento entre esta técnica y los métodos de generación de procedimientos , wavelets y compresión de datos .
Para lograr interactividad, son necesarias varias optimizaciones que son específicas de la implementación.
Comience definiendo el objeto que desea animar como un conjunto (es decir, defina todos los puntos): .
Entonces manéjalo. Dejar
Luego es necesario definir el estado de reposo del objeto (el punto de no oscilación):
Se están llevando a cabo proyectos para seguir desarrollando esta técnica y presentar los resultados a SIGGRAPH , con referencia disponible de detalles. Instituciones académicas y empresas comerciales como Alias Systems Corporation (los creadores del software de renderizado Maya ), Intel y Electronic Arts se encuentran entre los defensores conocidos de este trabajo. También hay vídeos disponibles que muestran las técnicas, y los editores muestran la interactividad en tiempo real con resultados realistas. El juego de ordenador Spore también ha mostrado técnicas similares.
