RagDoll Body

• BodyRagdoll classКласс BodyRagdoll
• Fragment of the video tutorial on physics illustrating inverse kinematics of a RagDoll bodyФрагмент видеоурока по физике, иллюстрирующий обратную кинематику тела RagDoll

Bones can be approximated either with Convex hull or Capsule, if Capsule shape box is checked:Кости можно аппроксимировать с помощью Convex hull или Capsule, если установлен флажок Capsule shape:

• Capsule provides very fast physics simulation and continuous collision detection.Capsule обеспечивает очень быстрое физическое моделирование и постоянное обнаружение столкновений.
• Convex hull provides more accurate approximation.Convex hull обеспечивает более точное приближение.

If any other shape is required, approximation is to be done manually.Если требуется какая-либо другая форма, необходимо выполнить аппроксимацию вручную.

Approximation with capsules and convex hullsАппроксимация капсулами и выпуклыми многогранниками

Примечание

Remember that physical shapes need not reproduce the mesh precisely. Rough approximation provides physical interaction that is realistic and convincing enough.Помните, что физические формы не обязательно должны точно воспроизводить меш. Грубое приближение обеспечивает реалистичное и достаточно убедительное физическое взаимодействие.

Total mass of the RagDoll will be automatically distributed among all the shapes that approximate bones. By distribution, the volume that the shape occupies is taken into account. If the mass is changed afterwards, all the shapes masses are recomputed. And the opposite way, if shape mass is changed, the total mass is modified correspondingly.Общая масса тела RagDoll автоматически распределяется между всеми формами, аппроксимирующими кости. При распределении учитывается объем, который форма занимает. Если впоследствии масса изменится, массы всех форм пересчитываются. И наоборот, при изменении массы формы соответственно изменяется и общая масса.

If convex hulls are used to approximate bones, the result may contain too much detail for collision geometry. As a rule, it is unnecessary, because a highly detailed shape does not provide noticeable visual difference while significantly affecting performance. Approximation error makes it possible to control the number of vertices in the resulting convex hull:Если для аппроксимации костей используются выпуклые многогранники, результат может содержать слишком много деталей для коллизионной геометрии. Как правило, в этом нет необходимости, потому что высокодетализированная форма не обеспечивает заметной визуальной разницы, но существенно влияет на производительность. Approximation Error позволяет контролировать количество вершин в получившейся выпуклой оболочке:

• The lower the value, the more accurate and close to the mesh approximated shape is.Чем ниже значение, тем точнее форма аппроксимирует меш.
• The maximum value of 1 provides quite rough approximation that may not cover all the mesh volume.Максимальное значение 1 обеспечивает довольно грубую аппроксимацию, которая может не покрывать весь объем меша.

If a character is approximated with capsules, low value of approximation error provides more precise shape orientation.Если персонаж аппроксимируется капсулами, меньшее значение ошибки аппроксимации обеспечивает более точную ориентацию формы.

When creating a RagDoll, small bones (like finger bones, for example) are rarely simulated. They are too insignificant to change the motion of the whole object, as their mass and volume is not sufficient for that. Volume threshold allows to merge all small adjacent bones, the volume of which is too small, into one shape:При создании RagDoll малые кости (например, кости пальцев) моделируются редко. Они слишком незначительны, чтобы изменить движение всего объекта, так как их масса и объем недостаточны для этого. Пороговое значение объема позволяет объединить все мелкие соседние кости, объем которых слишком мал, в одну форму:

• By the minimum value of 0, all the bones without exception are represented in rigid bodies and hence shapes.При минимальном значении 0 все кости без исключения представлены твердыми телами и, следовательно, формами.
• By the maximum value of 1, approximation shapes are big and follow only the major bones. Small bones are included in this volume, but their individual transformations are not considered in physical simulation.При максимальном значении 1 формы аппроксимации большие и следуют только за основными костями. В этот объем включены маленькие кости, но их индивидуальные трансформации не учитываются при физическом моделировании.

Volume threshold defines whether all bones up to the smallest one should be simulated separately or merged into bigger shapesПороговое значение объема определяет, должны ли все кости вплоть до самой маленькой, моделироваться отдельно или объединяться в более крупные формы.

After a RagDoll has been created, all the bones that are represented in rigid bodies and shapes and specify their movement are marked as bound in the hierarchy. All the small bones not participating in physical body movement, stay marked as free. If automatically generated shapes are too loose, they can be tuned manually till approximation is satisfying enough.После создания RagDoll все кости, представленные в твердых телах и формах и определяющие их движение, помечаются в иерархии как связанные. Все мелкие кости, не участвующие в движении физического тела, остаются свободными. Если автоматически сгенерированные формы недостаточно хорошо подогнаны, их можно настроить вручную до тех пор, пока аппроксимация не станет подходящей.

Hierarchy of bodies and shapes that approximate bones can be saved into a *.node file and loaded from it. The set hierarchy can as well be removed from the RagDoll body and created anew.Иерархию тел и форм, которые приблизительно соответствуют костям, можно сохранить в файле *.node и загрузить из него. Установленную иерархию также можно удалить из тела RagDoll и создать заново.

It is also possible to create a RagDoll manually. In this case arbitrary shapes can be used to approximate bones of a RagDoll body. To create a RagDoll manually follow these steps:Также возможно создать RagDoll вручную. В этом случае можно использовать произвольные формы для аппроксимации костей тела RagDoll. Чтобы создать RagDoll вручную, выполните следующие действия:

1. Create a Node Dummy that will be a parent node for future RagDoll hierarchy.Создайте Node Dummy, которая будет родительской нодой для будущей иерархии RagDoll.
2. Add a Dummy Object and make it a child node. Assign a Rigid body to it and name the body after the bone it will represent. After that, approximate the bone with any necessary shape.Добавьте Dummy Object и сделайте его дочерней нодой. Присвойте ему тело Rigid и назовите тело так же, как кость, которую оно будет представлять. После этого аппроксимируйте кость любой подходящей формой.
3. Create all Rigid bodies and shapes for the RagDoll bones. Hierarchy is of no importance, only names of the bodies do.Создайте все тела и формы Rigid для костей RagDoll. Иерархия не имеет значения, важны только названия тел.
4. Export the parent node into the *.node file.Экспортируйте родительскую ноду в файл *.node.
5. Select the character and load this file for its RagDoll body.Выберите персонажа и загрузите этот файл для его тела RagDoll.
6. Add and set up joints that connect rigid bodies within the RagDoll.Добавьте и настройте сочленения, которые соединяют твердые тела в пределах RagDoll.

The Rigidity parameter allows to additionally constrain the motion of a RagDoll. It determines how uniform the motion of RagDoll parts is. To achieve that, both linear and angular velocities of each separate rigid body are corrected according to the total velocities interpolated from all the bodies.Параметр Rigidity позволяет дополнительно ограничивать движение RagDoll. Он определяет, насколько равномерно движение частей RagDoll. Для этого как линейные, так и угловые скорости каждого отдельного твердого тела корректируются в соответствии с суммарными скоростями, интерполированными для всех тел.

• By the minimum value of 0, all RagDoll parts represented in rigid bodies move independently and unrestricted (of course, except for joint constrains). This gives an impression of loose and floppy movement.При минимальном значении 0 все части RagDoll, представленные в твердых телах, перемещаются независимо и неограниченно (конечно, за исключением ограничений сочленений). Это создает впечатление свободного и неустойчивого движения.
• By the maximum value of 1, RagDoll parts move in a uniform and stiff manner, which may seem over-constrained.При максимальном значении 1 части RagDoll перемещаются равномерно и жестко, что может показаться чрезмерно непластичным.

The problem with pre-baked animation is that it does not offer proper environmental interaction. For example, when walking up or down the hill, character's feet do not land firmly on terrain. Or as it climbs the ladder, the hands have to tightly grab the rungs. This effect is achieved with combined animation: motion animation is played for the basic bones, while smaller bones (feet or hands, for example) are simulated physically.Проблема с предварительно созданной анимацией заключается в том, что она не обеспечивает должного взаимодействия с окружающей средой. Например, при подъеме или спуске с холма ноги персонажа не приземляются плотно на поверхность земли. Или, когда он карабкается по лестнице, руки должны крепко держаться за перекладины. Этот эффект достигается с помощью комбинированной анимации: анимация движения воспроизводится для основных костей, в то время как меньшие кости (например, ноги или руки) моделируются физически.

Frame-based animation can be disabled for each of the rigid bodies that approximate bones. Instead of following specific bone transformation, rigid body sags loose under its own weight and connects to collider objects underneath it.Покадровую анимацию можно отключить для всех твердых тел, которые аппроксимируют кости. Вместо того, чтобы следовать за трансформациями костей, твердое тело провисает под собственным весом и соединяется с объектами-коллайдерами под ним.

For instance, physically-driven motion of the leg requires disabling bone animation of the whole limb: thigh, calf, and foot. Inverse kinematics allows to properly position the chain of bones given the position of the lowest bone in the hierarchy, the foot. So when the character walks or runs, his foot collides with the ground, while the knee bends and straightens according to the joint constrain.Например, физически управляемое движение ноги требует отключения скелетной анимации всей конечности: бедра, голени и стопы. Обратная кинематика позволяет правильно позиционировать цепочку костей с учетом положения самой нижней кости в иерархии — стопы. Поэтому, когда персонаж ходит или бежит, его ступня сталкивается с землей, а колено сгибается и выпрямляется в соответствии с ограничением сустава.

With inverse kinematics feet of the characters are tightly glued to the floor no matter how tilted the surface isПри обратной кинематике ноги персонажей плотно приклеиваются к полу независимо от того, насколько наклонена поверхность.