Nederlandse informaticus laat virtuele personages natuurlijker bewegen

Een promovendus van de Universiteit Utrecht heeft een methode bedacht om natuurgetrouwe bewegingen te animeren door spier- en zenuwmodellen te gebruiken. Hij paste zijn modellen toe op tweebenige, virtuele wezens, die zelf leerden lopen en rennen.

Bewegingspatronen bij geanimeerde wezens worden vaak berekend met natuurkundige formules, waardoor de wezens zich nogal houterig en stijf bewegen, maar de Nederlandse informaticus Thomas Geijtenbeek bedacht een alternatief. Hij gebruikt natuurgetrouwe spier- en zenuwmodellen voor fysisch gesimuleerde, tweebenige personages en bepaalde de optimale ligging van de spieren door trial & error.

Het grote verschil zit hem volgens Geijtenbeek in het inbouwen van biologische beperkingen. "Zo kunnen spieren maar een beperkte hoeveelheid kracht geven, afhankelijk van hoe lang ze zijn en hoe snel ze samentrekken. Zenuwbanen zijn relatief langzaam met het doorgeven van informatie, waardoor mensen en dieren met enige vertraging reageren op zintuiglijke waarnemingen."

Het voordeel van zijn methode is dat er geen complex programmeerwerk aan te pas komt om de wezens op een natuurlijke manier te laten bewegen. De modellering van spieren en zenuwen zorgt hier automatisch voor. Ook passen de figuren hun beweging automatisch aan aan de snelheid. Zo gaan ze rennen bij hogere snelheid of springen ze als een kangoeroe. Een ander voordeel is dat interactie met objecten of andere karakters veel realistischer wordt.

Geijtenbeek promoveerde half december op zijn proefschrift Animating Virtual Characters using Physics-Based Simulation. Hij gaat zijn werk verder gebruiken voor onderzoek naar spierziektes, maar ook gameontwikkelaars zouden de methode willen gebruiken, schrijft de Universiteit Utrecht.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Reacties (55)

[rickiii]

De verschillende publicaties staan ook hier: http://www.staff.science.uu.nl/~geijt101/

[RatedR]

En hier een directe link naar z'n thesis: http://www.staff.science....0Thomas%20Geijtenbeek.pdf

Erg leuk onderzoek dit!

[Zegato]

Nog zo'n onderzoeker passeerde de revue laatst op Ted.com:

http://www.ted.com/talks/guy_hoffman_robots_with_soul.html

What kind of robots does an animator / jazz musician / roboticist make? Playful, reactive, curious ones. Guy Hoffman shows demo film of his family of unusual robots -- including two musical bots that like to jam with humans.

Ook erg interessant in combinatie met het onderzoek van Thomas Geijtenbeek. Aanrader

[GabberKooij]

Sommige bewegingen zie je ook terug bij kleine kinderen die leren lopen, maar wat me ok opviel was toen die neurologische feedback optimalizatie werd uitgezet. Dat lever een hele andere manier van bewegen op.

En nu vraag ik me af of je aan de hand van de bewegingspatronen van een bestaand mens (kind) kan terug herleiden welke spieren niet goed worden gebruikt.

Ik zag in de video een bepaalde houterigheid die ik heel erg herken bij mijn zoon met autisme. Dat vond ik wel opvallend.

[yoshiwa]

Dit is inderdaad wel een zeer terechte opmerking. Als je een goed totaalmodel hebt kan je inderdaad elk apart deeltje van je model gaan uitschakelen , tot je ergens een beweginsmode vindt die overeenstemt met wat je waarneemt en alsdus een conlusie trekken.

Zo zou je dus bv ook een bepaalde spier kunnen verzwakken/versterken, of uitzoeken hoe mensen met bv een bepaalde onderontwikkelde spier idealiter hun manier van lopen aanpassen

[Countess]

in het filmpje waar ze de zwaarte kracht aanpassen naar hoe het op de maan is moest ik toch echt ff achter mijn oren krabben. dat leek wel heel goed.

ik heb dus nog even wat oude beelden opgezocht van de maanlandingen en verdomd als dat niet precies is zoals ze op de maan liepen!

geweldig hoe ze met dit versimpelde model van de spier en zenuw werking zo natuurgetrouwe bewegingen kunnen maken.

[Reactie gewijzigd door Countess op 27 juli 2024 03:51]

[Pathogen]

Die animaties zien er inderdaad heel natuurlijk uit! Daarnaast zijn die Generations gewoon grappig
Het enige dat ik nog wel mis is dat in het echt de armen worden gebruikt voor counterbalancing.

[Reactie gewijzigd door Pathogen op 27 juli 2024 03:51]

[torp]

Bekijk dan deze eens... Met armen, ziet er geloofwaardig uit.

[Verwijderd]

Hahaha had ik ook bij die verschillende Generations . Jammer dat er verder geen audio bij het filmpje zit.

[bbob]

Is idd grappig om te zien.

Krijg je dadelijk een virtuele gym, kun je en spieren laten werken, dikker maken en dat allemaal virtueel.

[Verwijderd]

Inderdaad, zat al te kijken of mijn geluid het wel deed.

[Cergorach]

Die animaties zien er inderdaad heel natuurlijk uit!

Dat is imho een beetje overdreven. Het ziet er beter/natuurlijker uit dan de alternatieven die ze laten zien, maar het zijn (nu nog) hele simpele modellen ik ben benieuwd hoe dat er uit zou zien als ze dat complexer maken (de botten/spieren structuur). Ik ben ook wel benieuwd hoe veel rekenkracht dergelijke simulaties kosten.

[DaOverclocker]

Op 1 core kunnen ze 4x realtime speed berekenen. Dus een leger realtime laten bewegen is er niet bij, maar toch erg netjes.! Wellicht dat in games de videokaart deze berekeningen ook mee kan nemen.

[totaalgeenhard]

IDD. Vond vooral onder de kniegewricht er net zo statisch uitzien.

[SuperSang]

Dude, go home, you're drunk XD
Inderdaad mee eens, deze animaties zien er best wel goed uit, alleen nog klein beetje schokkerig omdat ze niet de spieren in de voeten meenemen en de armbeweging. Zeker een stap in de goede richting!

[Roko]

het benenwerk zit wel goed, maar de armen hangen er maar slapjes bij waardoor het er uitziet alsof ze dronken voortbewegen en net niet voorover vallen. Het lijkt mij dat armbewegingen veel invloed hebben op de stabiliteit en een evenwichtige loopbeweging

[the_shadow]

het benenwerk zit wel goed, maar de armen hangen er maar slapjes bij waardoor het er uitziet alsof ze dronken voortbewegen en net niet voorover vallen. Het lijkt mij dat armbewegingen veel invloed hebben op de stabiliteit en een evenwichtige loopbeweging

Dat is dan ook wat je in essentie doet. Als je aan het lopen bent beweeg je net zo lang naar voren totdat daadwerkelijk naar voren beweegt/valt. Het verschil tussen daadwerkelijk plat op je gezicht vallen en doorlopen, is hoe snel jij je andere voet bij de grond hebt. Armen bewegingen zijn puur voor de stabiliteit op het moment dat je stap-voor-stap (eerst het ene been, dan de andere) loopt, ze zijn niet nodig voor de stabiliteit van je bovenlichaam als je met beide benen tegelijk zou hopsen. Gebruik je de tegenbeweging van je armen niet, dan zal je bovenlichaam erg veel heen en weer bewegen. Dat de armen hier er slapjes bij hangen, is omdat ze niet actief mee bewegen.

[Reactie gewijzigd door the_shadow op 27 juli 2024 03:51]

[Zoop]

Erg gaaf! Ik ben er zelf ook wel eens mee bezig geweest om "loop-machines" te maken gebaseerd op pure physics, in plaats van een voor ingestelde animatie. Dus was dan nog in 2d, en de bedoeling was om een ragdoll overeind te houden en hem netjes voet voor voet laten vooruitbewegen. Om op deze manier dan realistischere animaties te krijgen. Met name met interactie met de vloer (netjes voet neerzetten op een traptrede, bijv. of struikelen over een steen dat er ligt).

Ik kwam vrij snel tot de conclusie dat dit gigantisch veel werk is, en dat het haast niet van te voren uit te rekenen is. Leuk om te zien dat Geitenbeek het ook maar heeft gehaald dankzij trial and error (lag dus niet aan mij, dit is dus blijkbaar de manier om dit te doen, hetgeen ik dus opgegeven had).

[efari]

Hij gaat dan ook niet elke generatie zelf aanpassen.. Hij stelt voor elke generatie een bepaald doel op (bvb x meter vooruit geraken, bij latere generaties wordt dat dan snelheid x behalen) en iedere generatie laat hij x aantal keer muteren (iets andere spieren) de mutatie die het best presteert, gaat door naar de volgende generatie, en begint het muteren opnieuw...
Zoals ook in het echte leven is door evolutie telkens de sterkste/meest geschikte mutatie gekozen om tot een efficiëntere beweging te komen.
Dit kan automatisch verdergaan eenmaal je de parameters voor mutatie en doelstellingen ingesteld hebt, zodat je er niets meer aan moet doen, behalve observeren.

[Reactie gewijzigd door efari op 27 juli 2024 03:51]

[Dykam]

Wat wel helpt is dat hij een efficient manier heeft om het juiste model te vinden, hij noemt het overigens ook aan het begin van de video.

[majic]

ROFL!!!! ik moest keihard lachen bij 1:20 waar de characters 'optimized' worden...

geniaal. Eerste generatie : ligt dood op de grond.
verbeterde generatie : loopt scheef wiebelend, flikkert net buiten beeld om.
laatste generatie : tipje topje pro!

sowieso vind ik het enorm gaaf én komisch tegelijk. Ik blijf met een enorme grijns vol verbazing naar de video kijken...

EDIT : 3:22..nee..ik kom niet meer bij ..dat mannetje met dat MEGA blok op z'n harses...deze researchers hebben humor

[Reactie gewijzigd door majic op 27 juli 2024 03:51]

[hernivo]

Je zou haast een game maken waarin je moet rondlopen met characters zoals die 1e 3 generaties

[Mythling]

Dat bestaat. Pure horror. QWOP.
http://www.foddy.net/Athletics.html

[Whatson]

http://www.youtube.com/watch?v=EmcMG4uxiHk

[Verwijderd]

Dat stuk van 3:22 vond ik ook komisch. Ben benieuwd in welke games ze dit gaan toepassen.

[Xanaroth]

Dat grote blok is hilarisch. 1 Kg object, right.

Wel erg mooi en knap om te zien. Kan alleen maar hopen dat ze dit snel in games kunnen verwerken. Wel apart dat kennelijk het programma zelf bepaalde welke vormen konden rennen en welke bijvoorbeeld gingen springen. Dat geeft ook een extra dimensie aan realisme (dus niet alleen hoe vloeiend de beweging gaat, ook welke vorm van voortbeweging gekozen wordt).

[Reactie gewijzigd door Xanaroth op 27 juli 2024 03:51]

[SinergyX]

Nu zijn er in principe nog 2 systemen, zelf geanimeerd en motion captured. Ik denk dat die laatste niet makkelijk om te zetten is naar dit systeem (al zijn die al aardig realistisch, zie bv FIFA 14).

Maar het zou wel een mooi systeem zijn om huidig zelf-geanimeerde bewegingen via zo'n systeem dus een 'realistisch' tintje mee te kunnen geven. Als ik nu bv kijk naar de nieuwe generatie MMO's zitten er best nog wat houterige zut tussen, 1 van de MMO's uit 2002 die ik speelde had al betere animaties.

[drdelta]

Animaties op basis van motion capturing worden eigenlijk altijd met de hand nog gecorrigeerd/aangepast. Afhankelijk van de kwaliteit van de motion capturing moet er nog ruis 'uitgehaald' worden, en soms komt de positie van een hand of voet (bijvoorbeeld) net niet overeen met waar het karakter in de game iets hoort te doen.

Vaak wordt het trouwens ook gebruikt in combinatie met de handgemaakte animaties, dus bijvoorbeeld een loop animatie die aangepast wordt zodat hij werkt op een handgemaakte bewegende boot animatie (bijvoorbeeld).

[Soggney]

Dit ziet er geweldig uit. Uiteindelijk op basis van de natuur heel wat beter en simpeler dan de huidige technieken.

[Br4mmie]

Laten we het houden op beter. De natuur is heel wat complexer dan de simpele programmatjes die wij mensen verzinnen zonder van de natuur af te kijken!

[V0gelz]

Heb al goed zitten lachen met die generaties 1