Cascadeur 2022: 改进基于物理的人物动画
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发布于 2022-5-16 17:52:11

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本帖最后由 DiGiToTo 于 2022-5-16 18:48 编辑

Cascadeur的制片人和首席技术官AlexanderGrishanin讨论了最新版本的新特性,讨论了改进Blender用户体验的问题,并分享了公司的路线图。Cascadeur是一款基于物理的角色动画3D动画软件。

导言
我叫亚历山大·格里沙宁,我是卡斯卡迪尔的制片人兼首席技术官。2014年,我以游戏开发者的身份加入了软件出版商Nekki。我在Nekki的第一个项目是一款名为Banzai Surfer的休闲移动游戏。偶然的是,我开始和公司的一位联合创始人EvgeniyDyabin谈物理,我们分享了不同的想法,然后他向我介绍了他的项目Cascadeur。他开发了一系列独特的物理工具,为内基的格斗游戏系列“影子搏斗”注入了活力。
我特别喜欢Cascadeur背后的严肃科学方法,因为我本人来自应用数学背景,与不同的模拟密切相关。因此,这是一个非常有趣的机会,我加入卡斯卡迪尔小组,并应用我在大学所学到的知识。
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所以,我参与了Cascadeur的开发,过了一段时间,我们决定从头开始制作一个新版本。那时我们终于意识到Cascadeur是一个我们想要发布并提供给世界上所有动画师的工具,而不是继续只在Nekki内部使用它。

这就是我的故事,但我也可以多加一点关于Evgeniy的背景:动画一直是他的爱好,在他尝试了不同的3D程序之后--我想那是在2007年左右--他明白当今大多数3D角色动画软件都没有正确地利用物理定律。因此Evgeniy开始开发他自己的软件解决方案,它考虑了重要的物理变量,比如质心、转动惯量、角动量等等。
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Cascadeur

大约一年前,我们发布了Cascadeur的早期访问版本1(2021.1EA)。这是第一个版本,专业用户可以购买Cascadeur专业许可证,并商用。在此之前,CascadeurBeta对所有用户都是免费的,任何人都可以免费下载和试用该软件。收费服务:我们开发了一个在线商店,用于付款处理,发票,会计,销售支持,以及其他类似的服务。

因此,这一举动对我们来说无疑是一个重大的游戏变革。我们仍然提供Cascadeur Basic--这是一个供个人使用的免费版本,供业余动画师、学生和独立开发者使用--但当时,我们不得不为免费版本创建一些限制。我们决定对免费版本中的功能范围进行非常小的限制。例如,我们为Cascadeur Pro添加了一个新工具,它不会出现在免费版本中:我指的是场景链接工具,它允许您查看当前活动场景中的其他场景。对于在大场景中处理几个字符的情况,它非常有用。这样的功能只在付费版本中提供,这并不会对独立开发人员或学生造成很大的限制。
在过去的一年里,我们也改进了IK。在早期版本中,我们介绍了所谓的“自动物理工具”。这是我们计划在进一步发展中重点关注的主要工具。自动物理是Cascadeur的主要物理工具,它获取您提供的动画,并自动计算输出物理正确的,也是最接近您的原始动画的动画。

自从2021.1EA成功发行以来,我们总共又发行了三个版本:2021.2EA在2021年夏季,20213EA在2021年秋季。就在几天前,我们发布了新的2022.1EA版本,它专门为专业动画师引入了一系列工具,比如NodeEditor和Python脚本。

过去一年的所有功能和改进都分为两个不同的类别:一个是标准动画功能,您可以从市场上的其他动画软件中了解到这一点。例如,在这个类别中,我们在2021.3EA中添加了一个TinterMachine和一个图形编辑器。在那个版本中,我们还添加了一些东西在rig工具,我们增加了Spline IK 和 rigging (索具)模式。
2021.3EA确实大大改变了Cascadeur的索具工作方式。现在你可以随时回到装备模式,改变装备中的一些东西,然后切换回动画,你的信息将保持原样。在此之前,你必须做大量的点击来更新你的装备。我们还添加了动画循环,这是今天的标准功能。现在,在循环或姿态动画中行走变得非常非常容易,角色只是静止地站着,呼吸着。当没有循环时,这些动画很难制作。

当然,您可以将循环用于各种其他任务。你不必循环整个角色。您可以循环其手臂运动或角色的任何其他部分。

我们正在开发的第二类功能是Cascadeur独特的物理工具——自动物理和自动摆姿势。后者是一个非常有助于快速创建真实姿势的工具。这个自动摆姿势的功能在去年取得了巨大的进步。首先,你现在可以把它用于任何人类角色。在早期版本中,它仅限于与我们的标准模型一起工作。它有了很大的改进,尤其是在最新的版本中。

现在,您不仅可以创建原始草稿,还可以使用它创建整个动画。

我们仍在开发的自动造型,因为它在后期的动画过程中仍然不容易使用。但我们正朝着那个方向前进。

至于自动物理,我们提高了稳定性,并增加了一个新的二次运动功能,帮助您创造额外的运动。对我们来说,这也是一个重要的里程碑。

最新版本
自去年11月推出2021.3EA以来,我们一直致力于当前版本的开发。首先,我们将这6个月的开发投入到诸如NodeEditor和Python脚本这样的高级特性中。老实说,我们很久以前就开发了它们,但是我们只是在内基自己的游戏中使用这两种工具,所以我们必须对它们进行改进和重构。例如,对于Python,我们必须更改API并使其达到Python脚本的通用标准。这两个新特性主要是经过改进而不是开发的,但是我们也为新版本创建了许多不同的功能,正如你在我们的发行说明中看到的。

我还要说的另一件事是,我们在过去6个月中所做的工作并非都已成为早期访问版本的一部分。还有一些东西,特别是允许用户彻底改变用户界面和软件布局的特性。它仍在进行中,而且不会很快发布。它实际上还没有在内部发布,但我们正在努力。这同样适用于父级转换:我们也在研究它,但它不会成为下一个版本的一部分。
它首先需要一个不同的代码基础设施,我们仍然需要为软件的核心开发。

Python脚本与节点编辑器
我认为我们现在正处于这样的阶段,当我们发布下一个版本时,人们将要编写的脚本就不必再重做了。PythonAPI现在或多或少是稳定的,它或多或少提供了所需的功能。除此之外,我们在构建中添加的现成脚本是可读的,我们为API提供了文档。用户可以将它们用作自己脚本的参考。

至于节点编辑器,它的用户界面很混乱,所以我们必须完全重新开发它。我们的设计师必须创建一个清晰直观的用户界面,然后我们必须实现它。我们必须在仅仅4个月的时间内完成这项工作,因此这相当具有挑战性。这两个特性无疑是Cascadeur 2022.1EA开发中的主要挑战。

但是关于这些功能的另一个挑战是,这两个功能实际上都不是针对我们的大多数用户的。他们的目标更多的是具有深入技术经验的高级专业人员,他们不害怕开发代码,并且愿意钻研这类主题。当然,为此,你需要一些文档和教程。

现在,在完成发布后,我们将赶上这些教程。现在,我们正在创建并不断扩展Python API的文档。它可以帮助用户了解一个合适的Python API脚本是如何构造的,并真正理解编程是如何工作的。要在我们的Python API中开发,你需要比你只是一个普通的动画师更深刻的理解,我们试图用我们的人工智能工具让一切都非常直观和简单。如果没有更深入的理解,用户将很难真正使用Python脚本和节点编辑器来创建他们真正受益的东西。

因此,这些工具及其文档的进一步开发仍然是我们面临的一个主要挑战。现在估计我们在这项任务上取得了多大的成功还为时过早。但我们认为这是在更长的道路上迈出的必要的第一步。我们真的希望从我们的用户那里得到建设性的反馈,这样我们就可以看到我们在文档和教程方面需要改进的地方。

Python API对我们来说是最重要的,我们的整个rig生成都基于它。许多Cascadeur工具和命令都是基于API的,或者是通过Python脚本中的API实现的。但是我们仍然要看看有多少用户最终会真正使用这些工具。我们很高兴感到惊讶。

输入设置
对于输入设置,我们指的是在视口内定制键盘和鼠标控件的能力。我们有很多用户从Blender来到Cascadeur。Blender的标准输入设置与我们默认的有很大不同。这就像你在Cascadeur中用鼠标左键做的事情和你在Blender中用鼠标右键做的事情一样,反之亦然。许多用户都在询问定制它的选项。

在当前更新之前,你可以自定义所有的热键和快捷键。但是没有一个选项可以定制视窗内部的输入。有了这个新功能,我们让用户自定义这个,我们甚至为来自Blender的人提供了一个预置,这样他们只需点击一下鼠标就可以打开Blender预置。

稳定性和用户体验

除了上面讨论的三个新特性之外,我们还在构建中做了很多工作。也许我们已经取得的最成功的结果是稳定和改进自动摆姿势工具到一个我们实际上认为尽可能接近最终结果的程度,接近我们从一开始就想要的结果。

在目前的状态下,自动摆姿势是一个让你以一种难以置信的简单方式制作人形角色动画的功能。有了它,Cascadeur现在提供了一个智能角色装备,它实时使用神经网络和许多其他算法和启发式方法。我们给自动摆姿势添加了一个新的方向控制器,并把它移到了一个新的代码库中。现在,它的工作速度提高了五倍,并且提供了比以前更好的结果。这可能是用户能看到的最显著的改进。

对自动物理工具做了进一步的改进,包括平滑角动量的新选项。基本上,这意味着你可以平滑角色的旋转和角色重心的轨迹。

在旧版本的Cascadeur中,我们有一个系统,其中角色作为一个整体对象移动和旋转,我们的物理工具不会试图控制和改变角色的肢体。它没有试图改变姿势,而是试图整体移动它,只排除与地面接触的支点。

我们改进的自动物理工具改变了身体部位的相对位置和旋转。这可以被用户感知为好像角色使用肢体来实现更真实的动画。对我们来说,这也是最终在主要物理工具中实现这一机制的第一步。

我们还重新设计了我们的二次运动物理工具。它更稳定,效果更好。此外,还有一排更小的改进,像一种更舒适的方式来拉伸动画的间隔。我们还打磨了允许编辑动画循环的工具的UX。

找到合适的受众

由于Cascadeur从一开始就在杂志和社交媒体上获得了积极的接受,因此还没有必要购买任何流量。由于我们仍然只是提供早期版本,商业完整版本的发布还有几个月的时间,这可能没有多大意义。这一策略使我们能够完全专注于软件的完成和周边基础设施的开发——我们的网站、许可证管理、论坛软件等。–而不是将本已稀缺的人力和财力投入到进攻性营销中。我们在业务方面主要做的是扩大我们的社交媒体渠道,YouTube渠道,博客,公关联系,等等。到目前为止,我们已经吸引了100,000名注册用户,每天有数百名活跃用户长期使用Cascadeur。他们用它取得了巨大的成果,他们中的许多人通过在自己的社交媒体账户上分享他们的动画来支持我们。一些顶级游戏开发商已经在他们的新项目中使用Cascadeur在完整版本发布前几个月。同样在独立游戏领域,Cascadeur已经被许多开发者使用。他们中的一些人很乐意以WIP文章的形式为我们的博客贡献他们的经验。我们还为我们的首次学术合作感到自豪:自今年2月以来,英国著名的曼彻斯特索尔福德大学(Salford University of Manchester)与Cascadeur合作,在其校园内开设了第一门基于物理的动画课程。


在我们看来,我们最重要的功能,自动摆姿势和自动物理工具,还远没有完全完成。汽车物理工具将在不久的将来经历许多决定性的改进。这将使Cascadeur在专业领域和独立工作室中更具吸引力。在此之后,我们认为对Cascadeur这样的工具的需求会更高,所有用户的体验也会更好。当我们谈论对(基于物理学的)角色动画的需求时,我们看到它一直很高。当然,动作捕捉技术正在快速改进,并且有很多解决方案,如Xsens等。但如果我们谈论的是从头开始手工制作动画,或者调整从演员那里获得的运动捕捉动画,那么几年来并没有太大的变化。所以我们真的希望用Cascadeur来改变它。

路线图

我们计划今年推出Cascadeur的完整版本,到那时我们希望完成布局定制功能。许多专业动画师习惯于同时在几个监视器上工作,有了这个新功能,他们将能够使用Cascadeur的附加监视器。他们将能够根据自己的需要安排布局,例如,将大纲视图移动到左侧或右侧,以他们想要的方式组合任何选项卡,等等。

除此之外,我们的UX设计师几乎完成了一个新的界面设计,我们希望今年也能实现和发布它。

但是,我们希望在发布之前完成的最大的功能是提到的汽车物理工具的巨大改进。我不想太深入技术细节,但它会更强大,提供更好的结果,更稳定。该工具适应用户特定动画的能力将会更高。

说到自动摆姿势,它在最新的早期版本中已经差不多完成了,但是我们的一些动画工具仍然不能完全兼容它。因此,我们正在努力解决这个问题,并使其与所有工具兼容。最终,动画师将能够使用自动摆姿势来制作动画。

在此之后,我们正在寻找许多其他重要的东西,MacOS支持是其中之一,也支持实时链接。我们肯定要添加到Cascadeur的另一个特性是面部动画。为了实现这一点,我们必须添加一个装备来控制面部动画,并支持混合形状。当然,我不确定这些特性中的哪一个能在今年推出,但它们是我们路线图中不可或缺的一部分!
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