Основные понятия кинематики в рисовании

Начнем с того, что такое кинематика. Кинематика — это наука, изучающая движение объектов. Этот термин происходит от древнегреческого слова «κίνημα», что означает «движение» или «перемещение». Многим, кто изучал физику, знаком этот термин. Но мы здесь для того, чтобы научиться рисовать, нужны ли нам такие сложные слова? Короткий ответ — да, а вот подробнее рассмотрим в этой статье.

Как привезти рисунок в движение

На пути к мастерству в рисовании персонажей, важно начать с основ. Первым шагом стоит освоить искусство изображения персонажей в статическом состоянии. Учите пропорции, детали, выражение лиц и позы. Этот этап поможет вам понять анатомию и создать убедительных персонажей.

Как только вы освоите статическое изображение персонажей, можно переходить к следующему уровню искусства — оживлению. Добавьте движение, динамику и жизнь вашим персонажам. Изучайте анимацию, обращайте внимание на мимику, постуры и анимированные движения. Это откроет перед вами новые возможности для создания увлекательных историй и привнесет больше выразительности в ваши художественные проекты. 

Прямая и инверсная кинематика

Скелетная анимация является важным этапом в процессе анимации персонажей. При создании рисунка персонажа, его структура разбивается на отдельные компоненты, которые затем объединяются с помощью «костей». В ходе анимации изменяется положение иерархической структуры скелета персонажа. Для управления этой структурой в программных средствах двухмерной анимации используются два метода: прямая и инверсная кинематика.

Прямая кинематика

Применение прямой кинематики означает, что перемещение «родительского» элемента вызывает перемещение «дочернего» элемента. Например, для перемещения руки персонажа к объекту сначала задается общее положение плеча, затем — предплечья и, в конечном итоге, кисти, которую нужно повернуть в нужном направлении.

Инверсная кинематика

Использование инверсной кинематики означает, что перемещение «дочернего» элемента вызывает изменение положения «родительских» элементов. Например, чтобы переместить руку персонажа к объекту, достаточно переместить кисть в нужное положение, а остальные элементы автоматически будут перераспределены.

Однако недостатком инверсной кинематики является то, что изменения в «дочерних» элементах также затрагивают все «родительские» элементы. Частично этот недостаток можно преодолеть, устанавливая ограничения на перемещение и повороты элементов скелета.

Тем не менее, управление конечностями с большим количеством суставов, такими как длинные хвосты, может оказаться сложной задачей при использовании инверсной кинематики.

Правила передачи движения в изобразительном искусстве

• Диагональные линии на картине придают изображению ощущение динамики и движения. Они могут создать напряжение и акцентировать внимание на движущемся объекте.

• Оставьте пустое пространство в направлении движения объекта. Это подчеркнет его движение и создаст ощущение передвижения.

• Для передачи движения выберите момент, когда движение наиболее выразительно и характерно. Этот момент будет яркой точкой в вашем произведении и подчеркнет суть движения.

• Используйте направление линий в рисунке, чтобы подчеркнуть движение. Например, длинные горизонтальные линии могут создавать ощущение скорости или движения вперед.

• Используйте размытый фон и нечеткие контуры объектов на заднем плане, чтобы сделать движущийся объект более выразительным. Это создаст впечатление скорости и глубины.

• Слишком много вертикальных или горизонтальных линий на фоне может замедлить ощущение движения. Изменение направления линий может ускорить или замедлить восприятие движения.

• Учитывайте, что мы читаем текст слева направо, поэтому движение, направленное слева направо, легче воспринимается и кажется более естественным.

Различия между ходьбой и бегом двуногой фигуры

Изображение ходьбы и бега персонажа — это два разных искусства. В ходьбе акцент обычно делается на плавных и умеренных движениях, где персонаж шагает или идет. Это создает спокойную и уравновешенную атмосферу. Разберем подробнее.

Особенности ходьбы

• Скорость движения: В ходьбе движение обычно медленное и умеренное, тогда как в беге оно более быстрое и энергичное. При быстром беге разница в скорости более заметна.

• Положение тела: В ходьбе тело персонажа обычно выпрямлено вертикально, а в беге оно наклонено вперед. При высокой скорости бега наклонение тела становится более выраженным.

• Движение ног: В ходьбе ноги двигаются в более медленном и умеренном темпе, прямо вниз и вперед. В беге ноги выполняют более активные движения, и при высокой скорости бега ноги отодвигаются назад, чем создается впечатление «прыжка» с каждым шагом.

• Движение рук: В беге руки совершают более интенсивные махательные движения, чем в ходьбе. Однако при очень быстром беге руки могут просто вытягиваться вперед, чтобы уменьшить мелькание в кадре.

• Фазы движения: В ходьбе одна из ног всегда находится на поверхности, в то время как в беге есть фазы, когда обе ноги находятся в воздухе. Это происходит из-за прыжкового характера бега, когда обе ноги поднимаются от земли.

Вариации бега

• Бег на два кадра: Это метод создания анимации бега, при котором ключевые кадры близки по силуэту. Это позволяет показать, что между этими фазами движения есть большой промежуток времени. Важно, чтобы персонаж оставался двуногим, иначе он может выглядеть как четвероногий.

• Скоростной бег: При увеличении скорости бега, наклонение тела вперед становится более выраженным, а движения ног и рук более интенсивными.

• Бег с препятствиями: В этой вариации персонаж может прыгать через препятствия, что добавляет динамики и визуального интереса к анимации бега.

Как ходит двуногая фигура

Базовый цикл ходьбы человека/робота/куклы (нужное подчеркнуть) включает в себя два основных аспекта: механику ходьбы и последовательность формирования шагов. Любая походка человека можно разбить на четыре ключевых фазы:

1. Фаза контакта, когда нога касается поверхности

2. Фаза отрыва или нижней точки, когда нога начинает подниматься от поверхности

3. Фаза прохода, когда нога находится в воздухе и перемещается вперед

4. Фаза верхней точки, когда нога опускается обратно на поверхность

Анимация птиц

Анимация движений птиц зависит от различных факторов, включая их физиологические особенности, окружающие условия (например, погода) и текущую стадию полета. Существует несколько ключевых стадий полета, которые можно выделить: взлет, активное движение в воздухе, ускорение, кружение, планирование, парение и приземление.

Важно отметить, что размер птицы влияет на скорость ее махового движения крыльями.

Во время полета крылья птицы осуществляют вертикальные движения вверх и вниз, а также незначительные горизонтальные движения вперед и назад. Во время спуска крылья разворачиваются на всю длину, чтобы максимально использовать поверхность для поддержания полета, и тело поднимается вверх. В момент подъема крылья слегка сворачиваются, и тело опускается вниз.

Способ взлета птицы

Способ взлета зависит от вида птицы. Например, некоторые птицы, питающиеся на земле, начинают свой взлет с подпрыгивания, в то время как птицы, живущие в водной среде, могут разбегаться перед взлетом. Птицы, питающиеся в воздухе, обычно не приземляются на землю; вместо этого они могут сидеть на ветках или проводах и начинают свой взлет с прыжка вниз. В любом случае, перед взлетом важно совершить отказное движение, чтобы придать энергичность этому моменту.

Как птица приземляется

Способ приземления птицы также зависит от ее вида и окружающих обстоятельств. Например, лебеди приземляются на воду, раздвигая крылья и вытягивая лапы вперед. Ласточки, перед тем как сесть на ветку, могут сначала опуститься ниже нее, а затем резко подняться вверх. В общем случае перед приземлением птицы разворачивают крылья и перья хвоста, чтобы увеличить сопротивление воздуху, и могут изменять угол наклона тела до вертикального положения, что способствует замедлению, а ближе к приземлению они вытягивают лапки.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели важные аспекты прямой и инверсной кинематики, две фундаментальные области в области механики и робототехники. Прямая кинематика позволяет определить положение и ориентацию объекта на основе параметров его суставов или соединений Она является ключевым инструментом при проектировании и управлении роботами, а также в анимации и компьютерной графике.

Инверсная кинематика, в свою очередь, решает обратную задачу: находит значения суставов или соединений, необходимые для достижения желаемого положения и ориентации объекта. Это критически важно для разработки управляющих систем, которые обеспечивают точное и плавное движение роботов и манипуляторов.

Оба эти подхода играют важную роль в ряде отраслей, включая промышленную автоматизацию, виртуальную реальность и, конечно, она пригодится как начинающим, так и опытным художникам.. Понимание и применение прямой и инверсной кинематики способствует развитию технологий и обеспечивает решение сложных задач, связанных с движением и управлением объектами в трехмерном пространстве. В этом контексте, изучение и совершенствование этих методов остается актуальной и перспективной задачей для исследователей и инженеров во всем мире.