Física de muñeco de trapo

La física Ragdoll es un tipo de animación procedimental utilizada por los motores de física, que a menudo se utiliza como reemplazo de las animaciones de muerte estáticas tradicionales en videojuegos y películas animadas. A medida que las computadoras aumentaron en potencia, fue posible realizar simulaciones físicas limitadas en tiempo real, lo que hizo que las animaciones de muerte fueran más realistas.

Los primeros videojuegos utilizaron animaciones creadas manualmente para las secuencias de muerte de un personaje. Esto tenía la ventaja de la baja utilización de la CPU, ya que los datos necesarios para animar un carácter "distinguido" fueron elegidos de un número conjunto de marcos pre-drawn. En cambio, un ragdoll es una colección de múltiples cuerpos rígidos (cada uno de los cuales está normalmente ligado a un hueso en el sistema de animación esquelética del motor gráfico) unidos por un sistema de restricciones que restringen cómo los huesos se mueven en relación con el otro. Cuando el personaje muere, su cuerpo comienza a colapsar al suelo, honrando estas restricciones en cada movimiento de las articulaciones, que a menudo se ve más realista.

El término Ragdoll proviene del problema que los sistemas articulados, debido a los límites de los solvers usados, tienden a tener poca o cero rigidez muscular articular/esquelética, lo que conduce a un personaje que colapsa mucho como una muñeca de trapo de juguete, a menudo en posiciones considerablemente improbables o comprometedoras. El uso moderno de la física de trapo va más allá de las secuencias de muerte.

Historia

El juego con licencia Jurassic Park Jurassic Park: Trespasser exhibió física de muñeco de trapo en 1998, pero recibió opiniones muy polarizadas; la mayoría fueron negativas, ya que el juego tenía una gran cantidad de errores. Fue recordado, sin embargo, por ser pionero en la física de los videojuegos.

Hay juegos de lucha en los que el jugador controla una parte del cuerpo del luchador y el resto le sigue, como Rag Doll Kung Fu, así como juegos de carreras como el Serie FlatOut.

Las recientes tecnologías de animación procedimental, como las que se encuentran en el software Euphoria de NaturalMotion, han permitido el desarrollo de juegos que dependen en gran medida de la suspensión de la incredulidad facilitada por la física realista de muñecos de trapo nerviosos y musculares de todo el cuerpo como parte integral. de la experiencia de juego inmersiva, en contraposición al uso anticuado de técnicas de animación enlatadas. Esto se ve en Grand Theft Auto IV, Grand Theft Auto V, Red Dead Redemption, Max Payne 3 y Red Dead Redemption 2 así como títulos como LucasArts' Star Wars: The Force Unleashed y Puppet Army Faction's Kontrol, que cuentan con locomoción de muñecos de trapo impulsados en 2D sobre superficies irregulares o en movimiento.

Aproximaciones

Los Ragdolls se han implementado utilizando el algoritmo de Featherstone y contactos de amortiguador de resorte. Un enfoque alternativo utiliza solucionadores de restricciones y contactos idealizados. Si bien el enfoque de cuerpo rígido restringido para los muñecos de trapo es el más común, otros "pseudo-ragdoll" Se han utilizado técnicas:

• Integración vertical: utilizado por Hitman: Codename 47 y popularizado por Thomas Jakobsen, esta técnica modela cada hueso de carácter como un punto conectado a un número arbitrario de otros puntos a través de simples limitaciones. Las limitaciones de verlet son mucho más simples y más rápidas de resolver que la mayoría de las de un sistema corporal rígido completamente modelado, lo que da lugar a un consumo mucho menor de CPU para los caracteres.
• Kinemática inversa post-procesamiento: utilizado en Halo: Combate evolucionado, esta técnica se basa en jugar una animación de muerte preestablecida y luego usar cinemática inversa para forzar el personaje en una posible posición después de que la animación haya finalizado. Esto significa que, durante una animación, un personaje podría terminar recortando la geometría mundial, pero después de que haya llegado a descansar, todos sus huesos estarán en espacio válido. Las limitaciones pueden obligar a las partes del cuerpo a moverse entre sí de manera antinatural; por ejemplo, la mano de un personaje puede colocarse encima de su pecho en una animación de muerte, pero la mano se mueve a través del pecho al suelo por la cinemática inversa.
• Ragdoll Blended: esta técnica se utilizó en Halo 2, Halo 3, Call of Duty 4: Modern Warfare, 4 muertos, Medalla de Honor: Airborne, Fortaleza de Equipo 2, y La Fortuna de Drake. Funciona jugando una animación pre-hecha, luego encuadernando el ragdoll al último marco de la animación. Ocasionalmente el modelo de jugador ragdolling aparecerá para estirarse y girar alrededor en múltiples direcciones, como si el personaje estuviera hecho de caucho. Este comportamiento errático se ha observado en juegos que utilizan ciertas versiones del motor Havok, como Halo 2 y Fábula II.
• Ragdoll activo: utilizado principalmente en Unreal Engine juegos como Torneo irreal 3 y Killing Floor 2. Funciona jugando una animación pre-hecha, pero limitando la salida de esa animación a lo que un sistema físico permitiría. Esto ayuda a aliviar la sensación de ragdoll de los personajes de repente va cojeando, ofreciendo una interacción ambiental correcta también. Esto requiere tanto el procesamiento de la animación como el procesamiento de la física, lo que lo hace incluso más lento que un ragdoll tradicional solo, aunque los beneficios de los visuales adicionales parecen superar la reducción de la velocidad de procesamiento. Véase también: Euphoria (software)
• Animación procesal: tradicionalmente utilizado en medios no-realizados (film/TV/etc), esta técnica (utilizada en la serie Medalla de Honor a partir de la agresión europea en adelante) emplea el uso de modelos físicos multicapas en caracteres no-jugantes (huesos / sistemas musculares / nerviosos), y elementos escénicos deformables de "materiales aislados" en vehículos, etc. Al eliminar el uso de la animación pre-hecha, cada reacción vista por el jugador es única, mientras que todavía determinista.