モーション補間（コンピュータグラフィックス）

モーション補間は、データ駆動型のキャラクター アニメーションにおけるプログラミング手法であり、サンプル モーション間の遷移を作成し、新しいモーションを推定します。

モーションの例は、多くの場合、キーフレームまたはモーションキャプチャによって作成されます。しかし、キーフレームは手間がかかり、モーションの多様性に欠け、どちらのプロセスでもモーションを変更するのに時間がかかります。モーション補間は、同じ方法で新しいモーションを作成するよりもはるかに高速な代替手段を提供します。^[1]

かつて、キャラクターの動きをシミュレートする一般的な方法は、さまざまな動作を保存し、実行時に最も適切なものを選択することでした。残念ながら、ストレージの制限により、結果が重複したり不完全になったりしました。代わりに、追加の計算により、既存の類似の動作を補間することで、新しい目的の動作を作成できます。補間を使用すると、サンプルの動作のリアルな品質を維持しながら、リアルタイムで動作を生成できます。^[2]

動きを表現するために操作されるシミュレートされた図形は、関節による剛体リンクの階層的接続として表現されます。階層のルートには 6 つの自由度があります。図形の位置の 3 度と図形の回転の 3 度です。この表現は十分です。なぜなら、各関節とルートの自由度だけを知っていれば、いつでも図形をレンダリングできるからです。^[1]

望ましい動作「歩く」に対して、異なる気分（例えば、幸せと悲しい）を伝える 2 つの動作例があるとします。幸せな歩行動作は、シミュレートされた人物の姿勢が直立し、歩き方が活発で速いことで特徴付けられます。悲しい歩行動作は、猫背の姿勢とゆっくりとした歩き方で特徴付けられます。^[1]

これらの動作を補間するには、標準形式にする必要があります。つまり、重要な構造イベントが同時に発生するように、それらの時間を汎用化する必要があります。詳しく言うと、2 つの例の歩行動作は時間的に異なる場合があります。幸せな歩行は速いペースで説明され、悲しい歩行は遅いペースで説明されます。ただし、時間の長さを同等にスケーリングするだけでは補間には不十分です。これは、遅い歩行動作が幸せな歩行動作の単なる延長ではないためです。これらの動作は、歩行サイクルのキー フレームが揃っている必要があり、特定の一般的な時間に両方の動作が前方ポイント コンタクトを行う必要があります。^[1]

幸せでも悲しみでもない（またはどちらも同じ）ニュートラルな歩行動作の場合、既存の動作に対応する自由度が補間に使用されます。その結果、一般的な時間にニュートラルな歩行動作をしているシミュレートされた人物の自由度の組が作成されます。または、シミュレートされた人物の気分がリアルタイムで幸せから悲しいに変化すると、補間は遷移の開始時に幸せな歩行動作の影響をより受けます。遷移の終わりに向かって、補間は悲しい歩行動作の影響をより受け、人物が単に悲しい歩行動作を歩くようになります。^[1]

2種類の動作（例えば、歩行動作と走行動作）間の遷移には、速度の補間が伴います。これにより、スムーズな遷移が保証されます。2種類の動作間の遷移には、両方の動作が構造的に類似している一般的な時間枠、または最終的に目的の動作に到達する遷移期間のある一連の動作のいずれかが必要です。^[1]

逆運動学は、リアルタイムのモーション補間と組み合わせて使用​​することで、仮想環境とのインタラクションを作成することができます。前述のように、重要な構造イベントを伴うサンプルモーションに注釈を付けるプロセスが必要です。これらの注釈により、時間を一般的な時間に再パラメータ化できます。ただし、これらの注釈は、逆運動学を使用する期間を指定するためにも使用できます。たとえば、歩行サイクルの前方点接触中は、シミュレートされたフィギュアの足が仮想環境の床と面一になるように、運動学的制約を有効にする必要があります。^[1]

動作例の集合が大量にある場合、関連する結果を見つけるプロセスは簡単ではありません。そのため、論理的な類似性に基づいて動作を抽出し、その結果を連続した分岐した動作空間に組み合わせて検索できるようにする方法が開発されました。^[3]