補間（コンピュータグラフィックス）

実写やコンピュータアニメーションの文脈では、補間とは、インビトウィーン^{[1] 、つまりキーフレーム間のフレームを埋めることです。通常は区分}多項式補間を使用して中間フレームを計算し、半自動的に画像を描画します。

このタイプのすべてのアプリケーションでは、グラフィック アーティストによって一連の「キー ポイント」が定義されます。これらは、空間または時間でかなり離れた値であり、目的の結果を表しますが、非常に粗いステップでのみ表されます。次に、計算された補間プロセスを使用して、これらのキー ポイントの間に多くの新しい値を挿入し、「より滑らかな」結果を生成します。

最も単純な形式では、これは 2 次元曲線の描画です。アーティストによって配置されたキー ポイントは、コンピューター アルゴリズムによって、これらのポイントを通過するか、その近くに滑らかな曲線を形成するために使用されます。キー ポイントを通過する 2 次元補間の一般的な例については、カーディナル スプラインを参照してください。キー ポイントの近くを通過する例については、非一様有理 B スプライン、またはベジェ曲線を参照してください。これは、レーザー ライト ショーで使用されるような 3 次元曲線、形状、複雑で動的な芸術的パターンの形成にまで拡張されます。

このプロセスは動きにも拡張できます。いくつかの主要な位置を指定してから、その間にある多くの位置を計算して滑らかな動きを実現することで、物体の経路を補間できます。位置に加えて、速度や速度、経路に沿った加速度を計算して、現実の運動力学を模倣できます。対象が大きすぎたり複雑すぎたりして動かせない場合は、このプロセスでカメラの位置と方向を動かすことができます。この最後の方法は一般にモーション コントロールと呼ばれます。

さらに、オブジェクトやオブジェクトの一部の方向 (回転) を補間したり、完全なキャラクターの一部を補間したりすることもできます。このプロセスは、初期の漫画映画で使用されていたものを模倣したものです。マスター アニメーターが映画のキー フレームを描き、ジュニア アニメーターが中間のフレームを描きます。これはインビトウィーンまたはトゥイーンと呼ばれ、プロセス全体を「キー フレームアニメーション」と呼びます。これらの動きをリアルに見せるために、実際の動きのダイナミクスに従うか、近似する補間アルゴリズムが求められてきました。これは、フレームからフレームへの腕や脚の動き、または顔の重要なキー ポイントの動きを前提とした顔のすべての部分の動きなどに適用されます。動物の周りに広がる主要な毛の束の動きを定義すると、完全な毛皮になります。カスタム アルゴリズムを使用すると、ユニークで不自然で面白い視覚特性を持つ動きを形成できます。オブジェクトの色は、主要な色の位置またはフレームによって定義でき、オブジェクトの周囲または時間とともに変化する滑らかな色のグラデーションを計算できます。Kochanek-Bartels スプラインなどのアルゴリズムは、さまざまな状況に合わせて中間の動作をカスタマイズできる追加の調整パラメータを提供します。

このテーマのもう 1 つの重要な領域は、これらのアルゴリズムの計算負荷です。プロジェクトをより早く完了するために、より短時間でより多くの結果を生成するために、実行時間がより速いアルゴリズムが求められています。アニメーション長編映画を制作するために解像度が上がると、処理量が大幅に増加する可能性があります。

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