Real-Time Secondary Animation with Spring Decomposed Skinning

Abstract

We present a framework to integrate secondary motion into the existing animation pipelines. Skinning provides fast computation for real-time animation and intuitive control over the deformation. Despite the benefits, traditional skinning methods lack secondary dynamics such as jiggling. Our method addresses the rigidity of skinning methods by physically simulating the deformation handles with spring forces. Most studies introduce dynamic motion into skinning by employing physical simulation on a volumetric mesh, coupling their computational complexity with mesh resolution. Unlike common approaches, we do not require volumetric mesh input and by directly simulating deformation handles, we allow our method to scale to higher mesh resolutions. The simulated handles, namely the spring bones, enrich rigid skinning deformation on a diverse range of 3D models including rigid bodies, elastic bodies, soft tissues, and cloth animation. In essence, we leverage the benefits of physical simulations in the scope of deformation handles which allows us to achieve scalable real-time dynamics on a wide range of subjects while remaining compatible with existing skinning pipelines.

Alternate abstract:

Bu tez, dinamik ikincil hareketleri mevcut animasyonlara entegre etmek için bir altyapı sunmaktadır. Skinning tekniği, eş zamanlı animasyonlar için hızlı hesaplama ve deformasyon üzerinde kullanışlı bir kontrol sağlamaktadır. Avantajlarına rağmen, geleneksel skinning teknikleri sallanma ve titreşim gibi ikincil dinamikler konusunda eksik kalmaktadır. Skinning yöntemlerinin oluşturduğu katı animasyonları hedef alan bu tez, skinning'te kullanılan iskelet kemiklerini yay kuvvetlerinin yardımıyla fiziksel simülasyonla hareket ettirerek 3D karakterlere dinamik etkiler katmaktadır. Literatürdeki çoğu çalışma dinamik hareketleri hacimsel bir üç boyutlu model üzerinde fiziksel simülasyon yaparak sağlamaktadır. Genel yaklaşımın aksine sunduğumuz metot hacimsel bir model gerektirmemekte ve böylece yüksek çözünürlüklerde de hızlı sonuçlar üretebilmektedir. Simüle ettiğimiz iskelet kemikleri ya da kısaca yay kemikler, katı skinning deformasyonlarını zenginleştirerek katı cisimler, esnek cisimler, yumuşak dokular ve kumaş gibi çok çeşitli modellere dinamik etkiler katar. Özünde, fiziksel simülasyonların avantajlarını kullanışlı deformasyon iskeletleri ile birleştirerek mevcut animasyon uygulamalarına kolay entegre edilebilir bir metot sunuyoruz.