יצירת תנועה אמינה באנימציה בהיבט הפיזיקאלי

אנימטור, אמן תלת מימד ומרצה לקורס אנימציה ותלת מימד ב- HackerU

מכניקה של תנועה היא תחום אותו כל אנימטור צריך להכיר היטב וזאת על מנת ליצור תנועה אמינה מבחינה פיזיקאלית.

מה יקרה לגוף מסוים כאשר מופעלים עליו כוחות חיצוניים?

על פי החוק הראשון של אייזק ניוטון, חוק ההתמדה, גופים הנמצאים בתנועה מתמידים במצבם עד שמופעלים עליהם כוח/ות חיצוניים.

בתרחיש בו נדחף כדור בצורה אופקית על משטח ישר, הכדור ינוע במהירות ובכיוון שייקבעו על פי הכוח החיצוני שהופעל על הכדור (בפעולת הדחיפה). על הכדור מופעלים כוחות חיצוניים נוספים שהם חיכוך עם האוויר וחיכוך עם המשטח שיגרמו לו להאט עד לכדי עצירה מוחלטת. לפעמים נרצה להתייחס גם לכוחות הפנימיים של גמישות הכדור, שיגרמו להאטה נוספת.

השאלה הנשאלת היא עד כמה חשוב להיצמד לחוקי התנועה של ניוטון בכדי ליצור תנועה אמינה באנימציה?

תשובה לכך ניתן דווקא למצוא בפיזיקה של אריסטו, שנתפסת כיום כשגויה, ועם זאת הייתה מקובלת במשך שנים. אחת הסיבות לכך שאנשים האמינו בה היא שהפיזיקה של אריסטו מתאימה למה שאנו רואים סביבנו. היא לא לוקחת בחשבון מה שאינו נראה לעין כמו כוחות החיכוך, והיא מושתתת במקרים רבים על אינטואיציות.

במחקרים שונים שנערכו בשנים האחרונות (ראו למשל מאמרו של ד“ר יואב בן דב “מערכות אמת ותפיסות מוטעות“), הוצגה בפני נבדקים סימולציה של גוף קטן הנשמט מגוף אחר שנמצא בתנועה אופקית. כאשר רק הגוף הנשמט הוצג על המסך, תיארו הנבדקים את מסלולו כהלכה, כלומר כקשת פרבולית. אולם כאשר הופיעו שני הגופים, נראה היה לנבדקים שהגוף הקטן נופל ישר כלפי מטה.

מסתבר שבמקרה כזה נוצרת אשליה אופטית ומסיבה כלשהי העין קולטת רק את התנועה היחסית בין שני הגופים. גם התיאור האריסטוטלי וגם התנהגותם השגויה של הנבדקים בביצוע המטלה מתאימים לאשליה הזו וסביר להניח שהם נובעים ממנה לפחות באופן חלקי. כלומר, שגם אריסטו וגם הנבדקים האלו ארגנו לעצמם את תמונת המציאות שלהם על פי מה שראו סביבם.

לעומת זאת, תיאור מסלולו של הגוף הנשמט במסגרת המכאניקה של ניוטון מתיישב היטב עם תוצאות מדידות שאנו יכולים לבצע באמצעות כלי מדידה כמו סרגל והוא יכול לסייע לנו בביצועה הנכון של המטלה. אלא שהתיאור הזה מנוגד למה שעינינו רואות באופן ישיר. מכאן אנו מסיקים שעלינו להכיר כאנימטורים את חוקי התנועה של ניוטון, אך עם זאת נראה שהתפיסה היום יומית שלנו לתנועה קרובה יותר לפיזיקה האינטואיטיבית של אריסטו.

על כן חשוב לנו ליצור תנועה שתיראה אמינה מבחינה פיזיקאלית, אך לא בהכרח מדויקת ברמה החישובית לחוקי התנועה של ניוטון.

אך האם די בכך שניצור באנימציה תנועה אמינה ברמה הפיזיקאלית?

חוקי התנועה של ניוטון וחוקי הפיזיקה בכלל מתייחסים להשפעתם של כוחות חיצוניים בלבד בעוד שבאנימציה אנו מתייחסים גם לכוחות פנימיים הנוגעים לאופי, הלכי רוח ומוטיבציה. לדוגמה: בפעולה בה אדם עובר ממצב ישיבה, כששתי רגליו מונחות על הקרקע, למצב עמידה - מתוך התייחסות לכוחות חיצונים בפעולה הנתונה - ניתן לומר שמרכז הכובד אצל אדם היושב על כיסא עובר דרך שלוש נקודות משען: אחת בחלק האחורי תחתון של האגן ושתי נקודות נוספות, אחת בכל כף רגל.

כאשר אדם עומד, מרכז הכובד שלו עובר דרך שתי נקודות משען, אחת בכל כף רגל. כשאדם עובר ממצב ישיבה למצב עמידה, מרכז הכובד שלו עובר משלוש נקודות משען לשתי נקודות משען. לכן בשלב הראשון, עליו להישען קדימה ורק בשלב השני הוא יתרומם למצב עמידה. כאשר אנו מתייחסים לכוחות הפנימיים בפעולה הנתונה, ניתן לאמור שהמוטיבציה של אותו אדם, האופי שלו והלך הרוח בו הוא נתון יקבעו את הדרך בה הוא יקום.

למשל, אם אותו אדם לחוץ, סביר להניח שהוא יקום מהר ככל האפשר. לעומת זאת אם אותו אדם עצל באופיו או מדוכא והנסיבות מחייבות אותו לקום, הוא יקום לאט ובכבדות. על כן באנימציה עלינו תמיד להתייחס גם לכוחות החיצוניים שיגדירו את עצם הפעולה עצמה וגם לכוחות הפנימיים שיגדירו כיצד תבוצע אותה פעולה, תוך התייחסות למאפיינים האישיים של הדמות שלנו.