فیزیک در انیمیشن: قانون اینرسی

امروز آماده باشید و محکم سر جای خود بنشینید چون می خواهیم در مورد قانون اینرسی صحبت کنیم. بله همین قانون اینرسی است که ممکن است وقتی شما در اتوبوس باشید و یا در ترن هوایی آن را به خوبی حس کنید و همین قانون هم باعث به هم ریختن تعادل شما شود. و الان آماده می شویم تا بدانیم که چرا این قانون در انیمیشن مهم است. پروفسور (آلخاندرو گارسیا) که کلاس فیزیک در انیمیشن را در ایالت سن خوزه تدریس می کند امروز دوباره درباره قانون دیگری به نام اینرسی با ما صحبت خواهند کرد.

در مقاله قبلی من کمی در مورد قوانین فیزیک با شما صحبت کردم، قوانینی که در فهم درست حرکات به شما کمک خواهند کرد و به شما کمک خواهند کرد که یک حرکت قابل باور را در انیمیشن ایجاد کنید. این قوانینی که شما یاد خواهید گرفت در تمام موارد کاربرد دارند، از به زمین خوردن یک توپ تا شات های پیچیده، همچون صحنه یک درگیری.

همانطور که من در قسمت اول به آن اشاره کردم، من اصول فیزیک در انیمیشن را به صورت زیر دسته بندی کرده ام.

·        زمان بندی، فاصله و مقیاس

·        قانون اینرسی

·        حرکت و نیرو

·        مرکز ثقل

·        افزایش و کاهش وزن

·        عمل و عکس العمل

قسمت اول که مربوط به زمان بندی، فاصله و مقیاس بود را در مقاله قبلی به آن پرداختیم و آن را به صورت کامل پوشش دادیم. شما در این قسمت با قانون اینرسی یا همان قانون اول نیوتون آشنا خواهید شد.

اصل دوم: قانون اینرسی

اینرسی خاصیتی از یک جسم است که در برابر تغییر سرعت یا جهت حرکت جسم مقاومت می ‌کند. و یا تمایل اجسام به حفظ حالت قبلی را لختی یا اینرسی گویند. قانون اول نیوتن می گوید یک جسم ساکن یا در حال حرکت در خط مستقیم در همان حالت باقی می ماند مگر آنکه نیروی خارجی به جسم وارد شود. این عبارت در واقع همان اینرسی است. در ابتدا بیاییم مشخص کنیم که منظور از نیروی خارجی چیست. ساده ترین فرم قانون اینرسی زمانی اتفاق می افتد که هیچ نیرویی وجود نداشته باشد (به عنان مثال، یک فضانورد که در فضا معلق است). در این مورد جسم ما با یک سرعت ثابت در حال حرکت است (به عنوان مثال نمودار زمان و جابجایی به صورت همزمان و در یک خط مستقیم قرار دارند).

و حالا مثالی بر روی زمین را بررسی کنیم: سنگی که بر روی یک میز قرار دارد دو نیرو به آن وارد می شود: نیروی جاذبه زمین که آن را به طرف پایین می کشد و نیروی سطح میز که آن را به طرف بالا هل می دهد: این دو نیرو با هم در تعادل هستند. در مورد توپ بولینگی که هم در یک سطح صاف و هموار در حال حرکت است این دو نیرو نیز با هم در حال تعادل هستند (نیروی جاذبه و سطح). زمانی که این دو نیرو با هم در تعادل باشند توپ با یک سرعت یکنواخت و یکسان حرکت می کند. اگر اصطکاکی در توپ بوجود بیاید باعث می شود که این تعادل از بین برود و سرعت دیگر به صورت یکنواخت نخواهد بود (توپ به آرامی از سرعت خود می کاهد تا به طور کامل بایستد).

 در ابتدا ممکن است فکر کنید که این مسائل تنها مربوط به مباحث آکادمیک و دانشگاهی است اما در ادامه متوجه خواهید شد که بسیاری از حرکاتی که در فیلم های انیمیشن وجود دارد نیز از قانون اینرسی تبعیت می کنند. بیایید نگاهی به یک مثال از کاراکتری که در یک اتوبوس در حال حرکت ایستاده است بیندازیم. وقتی اتوبوس به ناگه از حرکت می ایستد کاراکتر ما به طرف جلو پرتاب می شود. قبل از اینکه اتوبوس ترمز کند کاراکتر ما همراه با اتوبوس و با سرعت یکسان و طبق قانون اینرسی در حال حرکت بود، او به حرکت خود ادامه می دهد تا زمانی که یک نیروی خارجی باعث توقف او شود (همچون وقتی که او با صورت به زمین برخورد می کند).

پس بنابراین و طبق قانون اینرسی کاراکتر سر جای خودش خواهد ایستاد مگر اینکه نیروی تعادل او بر هم بخورد. این همان چیزی است که در انیمیشن (کشیده شدن) می گویند و تمام این موارد ناشی از قانون اینرسی است. دوباره فرض می کنیم که کاراکتر ما در اتوبوس ایستاده است و این بار به ناگه اتوبوس با شتاب و سرعت زیاد به سمت جلو حرکت می کند و کاراکتر ما به سمت عقب پرتاب می شود.

برای مسافرانی که در اتوبوس هستند نیرویی وجود دارد که آن ها را به عقب هل می دهد چون آن ها در حال حرکت با اتوبوس هستند. برای کسی که از بیرون اتوبوس شاهد ماجراست اینگونه به نظر می رسد که این پسر بیچاره بدون هیچ حرکتی نقش بر زمین شده است و اتوبوس فقط حرکت می کند (عکس زیر را مشاهده کنید). حرکت کاراکتر ما تقریبا یکی است اما تفاوت در نوع نگاهی است که بواسطه داخل و یا بیرون بودن از ماجرا اتفاق می افتد. این به ما همچنین یادآور می شود که مراقب اثرات و حرکت دوربین باشیم، خصوصا زمانی که دوربین در حال شتاب گرفتن است.

به قانون اینرسی همچنین نیروی گریز از مرکز هم می توان گفت. اگر به عنوان مثال اتوبوس ناگهان به سمت چپ بپیچد کاراکتر ما به مسیری که در آن حرکت می کرد ادامه می دهد و همین باعث می شود که به سمت راست اتوبوس پرتاب شود. شما همین تجربه را وقتی می توانید داشته باشید که اتومبیل ناگهان به سمت چپ متمایل می شود. و این حس به شما منتقل می شود که گویی شما به طرف خارج اتومبیل پرتاب می شوید (سمت راست اتومبیل) اما در واقع بدن شما از قانون اینرسی تبعیت می کند و همین باعث می شود که بدن شما به مسیر مستقیم خود ادامه دهد تا وقتی که یک نیروی خارجی (همچون کمربند) به آن تاثیر بگذارد.

وقتی که شما انیمیت اورلپ را انجام می دهید، به خاطر داشتن قانون اینرسی از اهمیت بسزایی برخوردار است. زمانی که کاراکتر بدن خود را می چرخاند، مو و لباس های او به عقب کشیده می شود و این به خاطر قانون اینرسی است (یک جسم تمایل به ماندن در حالت قبلی خود را دارد مگر اینکه یک نیروی خارجی بر روی آن اثر بگذارد). و زمانی که بدن و موی کاراکتر حرکت می کند، آن ها تمایل به ادامه حرکت دارند (همانند اصل دنبال کردن) که این عمل هم با قانون اینرسی قابل توجیه است. زمانی که کاراکتر موی بلند دارد و سر خود را سریع به اطراف می چرخاند، مو های او از سر فاصله می گیرد و این همان قانون گریز از مرکز را نشان می دهد.

در آخر باید این نکته را خاطر نشان کنم که وقتی انیماتور ها در مورد درست کردن و ایجاد کردن وزن صحبت می کنند، منظور آن ها دقیقا همان چیزی است که قانون اینرسی درباره آن توضیح می دهد. برای فهمیدن بیشتر این موضوع باید مقاله بعدی که در مورد حرکت و نیرو است را مطالعه کنید، اما باید تا انتشار مقاله بعدی کمی صبور باشید.

منبع: Animator Island