Hoạt hình khung xương: Hướng dẫn chi tiết

Hoạt hình khung xương là một kỹ thuật then chốt được sử dụng trong đồ họa máy tính và hoạt hình. Nó cho phép tạo ra các chuyển động trôi chảy, sống động trong các nhân vật và vật thể. Sử dụng cấu trúc phân cấp của xương và khớp cho phép các họa sĩ hoạt hình tách cấu trúc cứng của mô hình khỏi da của nó, tạo điều kiện cho chuyển động năng động và chân thực hơn.

Trong blog này hôm nay, chúng ta hãy cùng khám phá hoạt hình khung xương với iRender. Cho dù bạn là một họa sĩ hoạt hình đầy tham vọng hay một chuyên gia dày dạn kinh nghiệm, blog này sẽ nâng cao hiểu biết của bạn về hoạt hình khung xương và truyền cảm hứng cho bạn để tạo ra nội dung hoạt hình hấp dẫn.

Skeletal Animation (Nguồn hình ảnh: iStock)

Hoạt hình khung xương là một phương pháp trong đồ họa máy tính và hoạt hình mô phỏng chuyển động lưu loát của các nhân vật và vật thể bằng cách sử dụng cấu trúc phân cấp của xương và khớp, được gọi là bộ xương. Kỹ thuật này tách khung xương cứng khỏi lưới của nhân vật, cho phép biến dạng thực tế và động khi xương được thao tác. Bằng cách liên kết lưới với bộ xương, các họa sĩ hoạt hình có thể tạo ra các chuyển động giống như thật như đi bộ, chạy và các hành động phức tạp khác bằng cách xác định các tư thế chính tại nhiều thời điểm khác nhau và để phần mềm nội suy chuyển động. Hoạt hình khung xương được sử dụng rộng rãi trong các trò chơi điện tử, phim hoạt hình và hiệu ứng hình ảnh do hiệu quả của nó, vì nó đòi hỏi ít tài nguyên tính toán hơn so với hoạt hình từng khung hình truyền thống trong khi cho phép tương tác nhân vật phức tạp và linh hoạt hơn trong môi trường kỹ thuật số.

2D Animation in Unity (Nguồn hình ảnh: Unity)

Có một số công cụ phần mềm hỗ trợ hoạt hình khung xương, mỗi công cụ phục vụ cho các khía cạnh khác nhau của quy trình hoạt hình, từ tạo mô hình đến lắp ghép và hoạt hình. Một số công cụ phổ biến nhất bao gồm:

Blender: Phần mềm tạo mô hình 3D và hoạt hình mã nguồn mở bao gồm các công cụ lắp ghép và tạo lớp da mạnh mẽ cho hoạt hình xương.

Autodesk Maya: Phần mềm tạo mô hình 3D và hoạt hình chuyên nghiệp được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp phim và trò chơi, nổi tiếng với các tính năng lắp ghép và hoạt hình tiên tiến.

3ds Max: Một sản phẩm khác của Autodesk, 3ds Max phổ biến trong phát triển trò chơi và hình ảnh kiến ​​trúc, cung cấp các công cụ mạnh mẽ cho hoạt hình xương.

Unity: Một công cụ phát triển trò chơi hỗ trợ hoạt hình xương thông qua hệ thống hoạt hình Mecanim, cho phép tích hợp hoạt hình thời gian thực.

Unreal Engine: Một công cụ trò chơi mạnh mẽ hỗ trợ hoạt hình xương và cung cấp các công cụ để lắp ghép và hoạt hình nhân vật trong môi trường của nó.

Cinema 4D: Đây là một công cụ đồ họa chuyển động bao gồm các tính năng cho hoạt hình xương và lắp ghép nhân vật, phù hợp với cả hoạt hình 3D và hiệu ứng hình ảnh.

Houdini: Nổi tiếng với khả năng hiệu ứng hình ảnh tiên tiến, Houdini cũng hỗ trợ hoạt hình xương và cung cấp các công cụ lắp ghép mở rộng.

Mỗi công cụ này đều có thế mạnh riêng và được lựa chọn dựa trên nhu cầu cụ thể của dự án, chẳng hạn như độ phức tạp của hoạt ảnh, loại đồ họa (2D hoặc 3D).

Nguồn hình ảnh: Learn OpenGL

Trong hoạt hình xương, một mô hình hoạt hình bao gồm một số thành phần chính hoạt động cùng nhau để tạo ra chuyển động thực tế. Các thành phần này bao gồm da, xương và khung hình chính:

Da: Da là lưới bề mặt của nhân vật hoặc vật thể được hiển thị trực quan trong hoạt hình. Thông thường, đây là mô hình đa giác được liên kết với bộ xương bên dưới (xương). Quá trình “lột da” bao gồm việc chỉ định các đỉnh lưới cho các xương cụ thể, xác định cách da biến dạng trong quá trình hoạt hình. Lột da đúng cách đảm bảo rằng chuyển động của xương được chuyển thành chuyển động của da một cách chính xác, tạo ra hoạt hình mượt mà và tự nhiên khi nhân vật di chuyển.

Xương: Xương là các cấu trúc cứng tạo thành khung xương của mô hình hoạt hình. Mỗi xương đóng vai trò là điểm kiểm soát để hoạt hình lưới liên quan. Các xương được sắp xếp theo thứ bậc, nghĩa là chuyển động của một xương có thể ảnh hưởng đến vị trí và độ quay của các xương con của nó, cho phép thực hiện các chuyển động phức tạp. Xương có thể xoay và dịch chuyển, và các phép biến đổi của chúng điều khiển hoạt hình của da được gắn vào chúng. Ví dụ, khi xương cánh tay được nâng lên, da liên quan đến cánh tay sẽ điều chỉnh cho phù hợp.

Khung hình chính: Khung hình chính là các điểm thời gian cụ thể mà vị trí, độ xoay hoặc tỷ lệ của xương được xác định. Trong hoạt hình, khung hình chính biểu thị những thay đổi đáng kể về chuyển động hoặc tư thế. Các họa sĩ hoạt hình tạo khung hình chính tại những thời điểm quan trọng của chuỗi hoạt hình mong muốn và phần mềm sẽ nội suy các vị trí giữa các khung hình chính này để tạo ra các chuyển tiếp và chuyển động mượt mà. Bằng cách thiết lập khung hình chính cho nhiều loại xương khác nhau, các họa sĩ hoạt hình có thể kiểm soát hiệu quả luồng hoạt hình, tạo ra các chuyển động năng động và giống như thật cho nhân vật hoặc vật thể.

Cùng nhau, các thành phần này—da, xương và khung hình chính—tạo thành nền tảng của hoạt hình xương, cho phép tạo ra các hoạt hình phức tạp và chân thực trong nhiều phương tiện kỹ thuật số khác nhau.

Bước đầu tiên trong hoạt hình xương bao gồm thiết kế bộ xương cho mô hình, bao gồm các xương được kết nối bằng các khớp. Bộ xương này xác định cấu trúc và thứ bậc của nhân vật. Mỗi xương đại diện cho một phần của cơ thể (ví dụ: cánh tay, chân, cột sống) và thứ bậc cho phép chuyển động được kế thừa—di chuyển xương cha cũng sẽ di chuyển xương con của nó.

Sau khi xây dựng bộ xương, lưới (bề mặt có thể nhìn thấy của nhân vật) được liên kết với xương thông qua một quy trình gọi là skinning. Quy trình này bao gồm việc gán các đỉnh của lưới cho các xương tương ứng, thường sử dụng các kỹ thuật như pha trộn tuyến tính lột da hoặc lột da quaternion kép. Các họa sĩ hoạt hình tạo hoạt ảnh bằng cách xác định khung hình chính, đối với mỗi khung hình chính, họa sĩ hoạt hình sẽ đặt vị trí, độ quay và tỷ lệ của xương để đạt được các tư thế cụ thể. Các khung hình chính đại diện cho các khoảnh khắc chuyển động, chẳng hạn như nhân vật giơ tay hoặc quay đầu. Sau khi thiết lập các khung hình chính, phần mềm hoạt hình sẽ nội suy các thay đổi về vị trí xương giữa các khung hình chính để tạo ra các chuyển tiếp mượt mà.

Nguồn hình ảnh: Academy of Art University

Hoạt hình khung xương là một kỹ thuật đa năng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong giải trí và phương tiện truyền thông kỹ thuật số. Sau đây là một số ứng dụng chính của hoạt hình xương:

Trò chơi điện tử: Hoạt hình xương được sử dụng rộng rãi trong phát triển trò chơi điện tử để tạo ra các nhân vật và sinh vật giống như thật. Nó cho phép tạo ra các hoạt ảnh mượt mà, thời gian thực phản ứng động với các đầu vào của người chơi. Bằng cách sử dụng các khung xương, các nhà phát triển có thể tạo hoạt ảnh cho các hành động phức tạp như đi bộ, chạy, nhảy và tương tác với môi trường.

Phim hoạt hình và loạt phim: Trong ngành công nghiệp điện ảnh, hoạt hình xương được sử dụng để tạo ra các nhân vật hoạt hình ở cả định dạng 2D và 3D. Các bộ phim hoạt hình lớn thường sử dụng kỹ thuật này để tạo ra các chuyển động của nhân vật mượt mà và biểu cảm cảm xúc chân thực, nâng cao khả năng kể chuyện và thu hút người xem.

Tùy chỉnh nhân vật: Nhiều trò chơi trực tuyến và nền tảng cho phép tạo nhân vật thường dựa vào hoạt hình xương để cho phép người dùng tùy chỉnh và tạo hoạt ảnh cho nhân vật của họ với nhiều tư thế, biểu cảm và hành động khác nhau.

Hoạt hình khung xương là một kỹ thuật biến đổi đã cách mạng hóa lĩnh vực hoạt hình kỹ thuật số trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ứng dụng của nó trải dài từ trò chơi điện tử và phim hoạt hình đến thực tế ảo, mô phỏng đào tạo và phương tiện truyền thông tương tác, thể hiện tính linh hoạt và hiệu quả của nó. Khi công nghệ tiến bộ, tiềm năng của hoạt hình xương phát triển hơn nữa có thể sẽ nâng cao tính chân thực và tính tương tác của nội dung hoạt hình, khiến nó trở thành một công cụ không thể thiếu đối với cả nhà làm phim hoạt hình và nhà phát triển.

iRender cung cấp các máy chủ cấu hình cao giúp tăng tốc độ kết xuất CPU và GPU. Hiện tại, chúng tôi cung cấp từ 1/2/4/6/8 RTX 4090 và 8 RTX 3090 server. Tất cả các máy chủ tại iRender cũng được trang bị AMD Ryzen™ Threadripper™ PRO 3955WX @ 3.9 – 4.2GHz và AMD Ryzen™ Threadripper™ PRO 5975WX @ 3.6 – 4.5GHz, 256GB RAM, 2TB Storage NVMe SSD. 

Bạn có thể xem tất cả các máy chủ của chúng tôi với cấu hình tại đây:

Ngoài ra, bạn cũng có thể xem một số video test của chúng tôi trên card RTX 4090:

Giá cả rất linh hoạt và phù hợp với các dự án từ nhỏ đến lớn. Hơn nữa, iRender luôn có Team hỗ trợ trực tuyến 24/7 trên website để giúp bạn xử lý các vấn đề ngay lập tức.

Ngoài ra đối với người dùng Window, chúng tôi còn có 1 app tích hợp vô cùng tiện lợi, bạn có thể tham khảo thêm ở video dưới đây:

Hãy tạo TÀI KHOẢN ngay bây giờ và thử sức mạnh kết xuất của card 4090 cho các dự án của bạn. Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ email [email protected] hoặc mobile/Zalo/ WhatsApp: +(84) 916017116, Skype: Lina iRender.

Chúc bạn đọc một ngày tốt lành!