1

Forţă şi echilibru în animaţie – Partea I – Ridicarea unui obiect şi centrul de greutate al personajului

Pentru a oferi personajelor mai multe naturaleţe în mişcări atunci când lucrăm la o animaţie, trebuie să ţinem cont şi de anumite principii fizice. Evident, discutăm aici despre animaţii unde ne propunem să realizăm mişcări cât mai naturale pentru că, nu-i aşa, în animaţie se poate orice :).

Pentru început vom defini termenii de bază:

  • Forţa (F) reprezintă apăsarea pe care un personaj o exercită asupra unui obiect sau asupra altui personaj.
  • Echilibrul reprezintă starea de stabilitate a unui personaj care exercită o forţă asupra unui obiect sau asupra altui personaj. Poziţia de echilibru este dată de centrul de greutate al personajului.
  • Centrul de greutate (G) reprezintă un punct de pe corpul personajului (sau după caz, din interiorul un obiect), acolo unde este concentrată toata masa sistemului.

De ce ne interesează centrul de greutate?

Ei bine, ne interesează unde anume se află centrul de greutate al unui personaj (cu aproximaţie, evident!) deoarece menţinerea personajul în echilibru ne duce cu gândul la obţinerea unui balans potrivit acţiunii în desfăşurare. Dacă nu reuşim acest lucru atunci mişcarea nu va fi una convingătoare.

Cum aflăm centrul de greutate?

Pentru forme geometrice simple putem afla acest punct destul de simplu:

  • dacă obiectul nostru este un triunghi, atunci centrul de greutate este la intersecţia mediatoarelor.
  • la un patrat sau dreptunghi, centrul de greutate se găseşte la intersecţia diagonalelor.

center_of_gravity

Formulele de calcul pentru fiecare coordonata (x, y, z) a centrului de greutate arată astfel:

image2 image3 image4

Tot legat de poziţia centrului de greutate, putem spune că acesta va fi tot timpul plasat mai aproape de bucata (zona, partea componentă a corpului, obiectul) cu masa mai mare. Spre exemplu, dacă vrem să calculăm centrul de greutate pentru două bile aflate la o distanţă oarecare una de cealaltă, ştiind că prima are masa m=1kg iar a doua m=2kg, atunci centrul de greutate va fi plasat mai aproape de bila a doua (mai grea). Mai concret, va fi plasat la 1/3 faţă de bila mai grea şi la 2/3 faţă de bila mai uşoară.

Această observaţie ne poate ajuta să înţelegem unde s-ar putea situa centrul de greutate al unui om aflat, să zicem, în poziţia de repaos, alergare, ridicarea unui obiect, etc. Practic, centrul de greutate depnde de valorile diferitelor mase din sistem (părţile componente ale personajului).

Mai trebuie precizat că centrul de greutate al unui obiect suspendat de un punct se va afla, tot timpul, pe aceeaşi axă Y cu centru de rotaţie (da! pentru animaţie trebuie să ştii şi geometrie, iar pentru animaţie 3D îţi trebuie şi mai multă geometrie).

Pentru obiecte compuse se pot folosi formulele de mai sus, calculând centrul de greutate pentru fiecare obiect în parte iar apoi calculând centrul de greutate total pornind de la centrele de greutate ale fiecarui obiect (calculate anterior).

Un exemplu …

Înainte de a începe trebuie să stabilim ceea ce urmărim prin acest exemplu:

  • solicitările fizice la care este supus un personaj atunci când acesta încearcă ridicarea unui obiect (vezi curba spatelui).
  • evidenţierea faptului că personajul se va găsi în echilibru la orice moment  (vezi centrul de greutate).

to_do_new

Sa ne imaginăm un personaj care îşi propune ridicarea unui obiect greu, să zicem o un bolovan, un cufăr … ce vreţi voi, greu sa fie :) ! Personajul va trebui să ridice obiectul de la nivelul solului până la nivelul bazinului.

Am să încerc să ofer o imagine de ansamblu doar din 4 poziţii cheie. De asemenea, am încercat să plasez, pe cât posibil corect, centrele de greutate rezultante pentru fiecare poziţie în parte (doar pentru ca să ne facem o idee legat de cele de mai sus).

lift_an_object

  • A1. Personajul se pregăteşte – picioare sunt îndoite la 90 de grade, spatele este drept, mâinile sunt întinse şi cuprind obiectul de la bază, capul este puţin pe spate (observaţi curbura spatelui).
  • A2. Personajul începe să aplice forţă asupra obiectului – spatele devine curbat, capul aplecat în jos, mâinile sunt în poziţie verticală şi puţin alungite (începe să se vadă efortul depus).
  • A3. Personajul a ridicat obiectul până la nivelul genunchilor – spatele este în continuare curbat însă la un grad mai scăzut faţă de poziţia anterioară, mâinile sunt în continuare alungite, obiectul este ţinut între picioare; întreg corpul este aplecat puţin în faţă.
  • A4. Personajul a ridicat obiectul până la nivelul bazinul – este aprope în poziţia verticală, picioarele sunt puţin îndoite, mâinile întinse, spatele este puţin curbat iar personajul sprijină obiectul pe bazinul său.

Concluzii

Analizând toate cele 4 poziţii observăm modificarea poziţiei centrului de greutate. Acesta s-a deplasat înspre spate (datorită îndreptării corpului personajului – partea cea mai grea din sistem care “trage dupa ea” şi centrul de greutate). dar s-a mai deplasat şi în sus (tot datorită îndreptării corpului, astfel că o parte din masă “s-a dus în sus”).

Datorita forţei de ridicare pe care personajul o aplică, corpul suferă anumite solicitări :

  • spatele este încovoiat şi nu va ajunge niciodată într-o poziţie perfect dreaptă
  • picioarele sunt tot timpul îndoite (sunt cele mai solicitate) însă nu îşi schimbă niciodata punctul de contact cu pământul
  • mâinile sunt tot timpul perfect întinse şi manifestă fenomenul de alungire :)
  • centrul de greutate al personajului se deplaseaza în spatele liniei centrale şi se ridică o dată ce personajul ridică greutatea de la sol.

Cam atât pentru azi, ne vedem data viitoare cu următoarele 2 exemple (tragerea unui obiect şi mai apoi, împingere unui obiect).


Filed in: Principles, Romanian
Tags: , , , , ,

Related Posts

Bookmark and Promote!

One Response to "Forţă şi echilibru în animaţie – Partea I – Ridicarea unui obiect şi centrul de greutate al personajului"

  1. […] prima parte am considerat un obiect greu însă de dimensiuni mai reduse astfel încât personajul nostru să […]

Leave a Reply

Submit Comment



© 2243 ANIMATIC