This thesis presents inverse kinodynamics (IKD), an animator friendly kinematicworkflow that both encapsulates short-lived dynamics and allows precise space-timeconstraints. Kinodynamics (KD), defines the system state at any given time asthe result of a kinematic state in the recent past, physically simulated over a shorttemporal window to the present. KD is a well suited kinematic approximation to animatedcharacters and other dynamic systems with dominant kinematic motion andshort-lived dynamics. Given a dynamic system, we first formulate an appropriatekinodynamic window size based on kinematically defined accelerations in the kinematictrajectory and physical properties of the system. We then present an inversekinodynamics (IKD) algorithm, where a kinodynamic system can precisely attain aset of animator constraints at specified times. Our approach solves the IKD problemiteratively, and is able to handle full pose or end effector constraints at both positionand velocity level, as well as multiple constraints in close temporal proximity.Our approach can also be used to solve position and velocity constraints on passivesystems attached to kinematically driven bodies. We show IKD to be a compellingapproach to the direct kinematic control of character, with secondary dynamics viaexamples of skeletal dynamics and facial animation. / Cette thèse présente kinodynamique inversé (IKD) qui est un procédé kinematiquetrès pratique utilisable pour l'animateur qui consiste à la fois d'une dynamiquede courte durée et qui permet des contraintes spatio-temporelles précises. Kinodynamique (KD) définit l'état du système à un moment donné comme le résultat d'un état kinematique dans un passé récent, physiquement simulé dans une fenêtre temporelle de courte durée du temps présent. KD est une approximation kinematiquebien adaptée aux caractères animés et à d'autres systèmes dynamiques avec unmouvement kinematique dominant et une dynamique de courte durée. En ayant unsystème dynamique on peut d'abord formuler une taille de fenêtre kinodynamiqueappropriée, basée sur des accélérations définies kinematiquement dans la trajectoirekinematique et sur les propriétés physiques du système. Nous présentons ensuiteun algorithme kinodynamique inversé (IKD) dans lequel un système kinodynamiquepeut satisfaire un ensemble de contraintes des animateurs à des moments précis.Notre approche résout le problème IKD de manière itérative et permet de gérer unepose complète ou des contraintes des points fixés sur le corps à la fois au niveaude la position et de la vitesse ainsi que de multiples contraintes dans une courteproximité temporelle. Notre approche peut également être utilisée pour résoudredes contraintes de position et de vitesse dans des systèmes passifs attachés à descorps kinematiquement entrainés. Nous démontrons qu'IKD peut être une approcheconvaincante pour le contrôle kinematique direct des caractères avec des dynamiquessecondaires par des exemples de dynamiques du squelette et d'animation faciale.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.107891 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Rahgoshay, Cyril |
| Contributors | Paul Kry (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (School of Computer Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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