以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的動(dòng)畫(huà)師負(fù)責(zé)將想象的世界和角色變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，并得到模擬器的幫助，這些模擬器可以模擬物體或流體在物理空間中移動(dòng)的多種可能方式。這些模擬器被稱(chēng)為“求解器”，為動(dòng)畫(huà)工作提供了重要的開(kāi)端。但有一個(gè)問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)變得越來(lái)越快，這些求解器通常會(huì)為動(dòng)畫(huà)師創(chuàng)建太多選項(xiàng)，從而無(wú)法有效地通過(guò)尋找合適的選項(xiàng)進(jìn)行分類(lèi)。

“一個(gè)模擬器可以返回?cái)?shù)千個(gè)選項(xiàng)。對(duì)它們進(jìn)行分類(lèi)非常耗時(shí)，以至于這些有用的求解器無(wú)法充分發(fā)揮其潛力，”斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)博士生PurviGoel說(shuō)，她和她的導(dǎo)師，DougJames教授創(chuàng)建了一種新方法來(lái)優(yōu)化搜索并將結(jié)果縮小到最有希望的選項(xiàng)。

他們將其稱(chēng)為“統(tǒng)一多世界瀏覽”，他們將在即將在不列顛哥倫比亞省溫哥華舉行的SIGGRAPH2022會(huì)議上首次展示他們的方法，這是計(jì)算機(jī)圖形和交互技術(shù)的首要年度聚會(huì)。該方法既可以加快動(dòng)畫(huà)師的搜索過(guò)程，又可以通過(guò)限制模擬器必須循環(huán)通過(guò)的選項(xiàng)來(lái)減少計(jì)算時(shí)間和費(fèi)用。最終，研究人員希望，它將允許藝術(shù)家和科學(xué)家以無(wú)與倫比的輕松和效率與求解器進(jìn)行交互。

計(jì)算機(jī)科學(xué)教授詹姆斯說(shuō)：“我們?cè)谠擃I(lǐng)域遇到了這種有趣的沖突，即計(jì)算機(jī)每年都變得更快、更并行，而且它們可以做更多的事情，但是人類(lèi)正在變得更加強(qiáng)大。”

該視頻摘要解釋了統(tǒng)一多世界瀏覽方法，并展示了它如何模擬涉及各種物理現(xiàn)象的場(chǎng)景的示例。學(xué)分：斯坦福大學(xué)

參數(shù)和時(shí)間

求解器由輸入?yún)?shù)(動(dòng)畫(huà)中對(duì)象的物理尺寸)控制。在一個(gè)例子中，研究人員使用統(tǒng)一多世界瀏覽來(lái)為一個(gè)假想的保齡球館制作動(dòng)畫(huà)。參數(shù)包括球的起始速度和位置。

求解器只需逐個(gè)遞增地遍歷參數(shù)，并隨著時(shí)間的推移模擬許多潛在的結(jié)果。關(guān)鍵是可以有很多輸入?yún)?shù)，一個(gè)動(dòng)畫(huà)越長(zhǎng)越復(fù)雜，創(chuàng)建模擬所需的參數(shù)和計(jì)算時(shí)間就越多，生成的選項(xiàng)也就越多。

“如果你是一名動(dòng)畫(huà)師并且你有一些想法，你必須手動(dòng)調(diào)整這些參數(shù)，然后對(duì)所有結(jié)果一一進(jìn)行排序，”Goel解釋說(shuō)。

統(tǒng)一的多世界瀏覽允許動(dòng)畫(huà)師創(chuàng)建“查詢(xún)”以縮小選項(xiàng)范圍，從而使識(shí)別非常具體的結(jié)果選項(xiàng)的過(guò)程更加容易。例如，查詢(xún)可以將結(jié)果限制為動(dòng)畫(huà)師最感興趣的結(jié)果——包括那些“在”所需的可能性范圍內(nèi)的結(jié)果，或者相反，排除那些“不在”該范圍內(nèi)的結(jié)果。樣本動(dòng)畫(huà)可在研究人員的網(wǎng)站上查看。

例如，當(dāng)被要求為從螺旋樓梯上墜落的毛絨犰狳制作動(dòng)畫(huà)時(shí)，動(dòng)畫(huà)師可能會(huì)在統(tǒng)一瀏覽器中創(chuàng)建一個(gè)查詢(xún)，上面寫(xiě)著：“只顯示犰狳一直墜落并停在最低樓梯上的選項(xiàng)。"動(dòng)畫(huà)制作者負(fù)責(zé)將果凍立方體放入碗中進(jìn)行動(dòng)畫(huà)處理，動(dòng)畫(huà)師只能將選項(xiàng)限制為所有立方體都留在碗中的那些，或者可能只有一個(gè)，但只有一個(gè)會(huì)掉出來(lái)的選項(xiàng)。向想象中的沙堡發(fā)射的藍(lán)色小球可能會(huì)指定“給我樣品左前炮塔被砸壞的地方”或“僅頂部炮塔”。

Goel說(shuō)，如果查詢(xún)定義明確，統(tǒng)一多世界瀏覽可能會(huì)將數(shù)千個(gè)可能的選項(xiàng)減少到少數(shù)用戶(hù)感興趣的選項(xiàng)。此外，這個(gè)瀏覽框架可以處理從流體到煙霧再到壓裂固體的所有東西——為什么它被描述為“統(tǒng)一”——這一事實(shí)使它與以前的選項(xiàng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，這些選項(xiàng)的范圍僅限于單一的基于物理的現(xiàn)象。

尋找針

詹姆斯說(shuō)，統(tǒng)一多世界瀏覽可以在創(chuàng)造力方面帶來(lái)驚人的紅利。他說(shuō)，瀏覽器可以增加找到“大海撈針”選項(xiàng)的可能性，而動(dòng)畫(huà)師單獨(dú)使用求解器可能永遠(yuǎn)無(wú)法找到。

詹姆斯說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)它可以幫助找到不太可能的結(jié)果，這些結(jié)果會(huì)讓觀眾驚訝甚至高興。”“‘哦，哇，球正好在這兩座炮塔之間，完美地?fù)糁辛肆硪粋€(gè)炮塔。’”

研究人員表示，該瀏覽器在虛構(gòu)動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域具有明顯的意義，但也可以用于使工程師、物理學(xué)家、生物學(xué)家和其他在工作中越來(lái)越依賴(lài)模擬的科學(xué)家受益。

“統(tǒng)一的多世界瀏覽確實(shí)讓動(dòng)畫(huà)師的工作變得更快、更輕松，”Goel說(shuō)，“但我們認(rèn)為它也讓它變得更有趣。”