به نام خالق زیبایی ها
با مجموعه ی راهبردی “کمک حال انیماتور” در خدمت شما عزیزان نوشیکایی هستیم. برآن شدیم تا آن چه لازم است یک انیماتور بداند را با شما عزیزان به اشتراک بگذاریم. برای انیمیت کردن، شما لازم است فاکتورهای مختلفی را برای هر چه زیباتر شدن کار در نظر بگیرید. در این بخش سعی شده که این فاکتور هارا به سبک نوشیکایی با هم بررسی کنیم. برای حصول اصولی انیمیت دو بعدی قواعد معینی باید رعایت شود؛ بخشی از این قواعد با عنوان فیزیک حرکت در انیمیت دو بعدی شناخته می شود. در این مقاله به بررسی فیزیک حرکت در انیمیت دو بعدی می پردازیم.

همانطور که از معنای واژه ی انیمیت بر می آید، انیمیت و فیزیک حرکت رابطه بسیار تنگاتنگی با هم دارند؛ انیمیت یعنی متحرک کردن؛ و انیمیت بدون درک قواعد حرکت معنایی ندارد. در نتیجه یک انیماتور نیازمند داشتن درک درستی از قواعد حرکت می باشد. حال بیایید ببینیم چه عواملی باعث حرکت یک جسم می شود. در این بخش از مقاله می خواهیم شما را اندکی به گذشته و فیزیک دبیرستانتان برگردانیم، و این ارتباط تنگاتنگ بین فیزیک و پویانمایی را به زبان ساده برایتان بیان نماییم.

تعریف:

حرکت در فیزیک به معنای تغییر مکان جسم در بازه زمانی است. (که با عنوان جا به جایی در فیزیک دبیرستان با آن آشنا شدید.) حال این جا به جایی ای که از نیرو ناشی می شود، خواه یا ناخواه سر و کلّه ی قوانین نیوتون را پدیدار خواهد کرد. و هرگاه بخواهیم از قوانین نیوتون صحبت به میان آوریم، شتاب، سرعت، جرم جسم، جاذبه و… وارد کار خواهند شد. پس همانطور که می بینیم یک در هم تنیدگی زیبایی بین فیزیک و انیمیت به وجود آمده است که شیرینی دلپذیری را به انیمیت می دهد.

مفاهیم:

قانون اینرسی (لختی):

در فیزیک قانون اینرسی یا لختی که به عنوان قانون اول نیوتون شناخته می شود، بیان می کند که یک جسم ساکن تمایل به حفظ حالت خود دارد، مگر اینکه تحت تاثیر نیروی خارجی قرار بگیرد. اینرسی یا لختی در انیمیت دو بعدی باعث به وجود آمدن دنباله ی حرکت (Fallow through) و همپوشانی (Overlapping action) می شود، که این قانون بخشی از قوانین دوازده گانه پویانمایی که توسط انیماتور های دیزنی تحت عنوان کتاب “illusion of life” منتشر شد، می باشد.

دنباله حرکت:

بدین معنی است که همه ی بخش های یک شی یا یک جاندار همزمان متوقف نمی شوند. به عنوان مثال وقتی یک انسان در حال حرکت است پس از توقف بدنش، لباس ها و موهایش هنوز به حرکت ادامه می دهند.

همپوشانی:

به این معناست که بخش های مختلف یک شی یا جاندار در زمان های متفاوتی نسبت به هم حرکت می کنند. بگذارید با یک مثال توضیح دهیم؛ هنگامی که کف دست خود را تکان می دهید، ابتدا شانه حرکت می کند، سپس بازو و سپس آرنج؛ خود کف دست بعد از این اجزا شروع به حرکت می کند.

قانون دوم نیوتون:

تا این قسمت متوجه شده ایم که نیرو باعث حرکت اجسام می شود. بیایید ببینیم چگونه.
قانون دوم نیوتون بیان می دارد؛ وقتی به یک جسم نیرو وارد می شود، جسم در همان جهت نیرو شتاب می گیرد؛ شتاب با تغییرات سرعت در واحد زمان تعریف می شود، به طوری که وقتی در جهت حرکت یک جسم به آن شتاب می دهید، سرعت آن جسم بالا و بالاتر می رود. همچنین می توان در خلاف جهت حرکت یک جسم به آن نیرو وارد کرده، تا سرعت جسم کاهش یابد و اگر همچنان نیروی وارده باقی بماند، جسم تا متوقف شدن و حتی سرعت گرفتن در جهت مخالف پیش می رود.

عمل و عکس العمل:

هر عملی عکس العملی دارد، این اصل که از آن به عنوان قانون سوم نیوتون یاد می کنند بسیار کاربردی در امر انیمیت دو بعدی نیز می باشد؛ به عنوان مثال دو جسم را در نظر بگیرید که یکی ساکن و دیگری در حال حرکت است، وقتی این دو جسم به هم برخورد کنند هر دو به هم نیرو وارد می کنند، به طوری که نیروی وارد شده به جسم ساکن باعث شتاب گرفتن آن می شود و همچنین جسم متحرک نیز با نیرویی که از جسم ساکن به آن وارد شده باعث کم شدن شتاب و یا حتی متوقف شدن آن می شود.

جاذبه و جرم اجسام:

آیا هر نیرویی که به جسم وارد می شود باعث شتاب گرفتن آن جسم می شود؟
برای پاسخ به این پرسش نیاز است با مفهوم بسیار مهمی در فیزیک حرکت به نام جرم اجسام آشنا شویم. هر جسم هنگامی که به آن نیرو وارد می شود، یک مقاومتی را نشان می دهد، که این مقاومت ناشی از جرم آن جسم است. برای این که موضوع کاملا واضح شود توجه شما را به یک مثال کاملا کاربردی در فیزیک حرکت جلب می کنیم.دو توپ را در نظر بگیرید: توپ قرمز را متحرک و توپ آبی را ثابت فرض می کنیم.

• اگر جرم توپ قرمز کمتر از توپ آبی باشد، وقتی این دو توپ به هم برخورد می کنند، توپ آبی ساکن مانده و توپ قرمز توسط نیرویی که توپ آبی به آن وارد می کند تغییر جهت می دهد.
• اگر هر دو توپ دارای جرم برابر باشند، در نتیجه به هنگام برخورد، توپ آبی شتاب می گیرد و توپ قرمز تغییر جهت می دهد.
• اگر جرم توپ قرمز بیشتر باشد، هنگام برخورد، توپ آبی شتاب می گیرد و توپ قرمز با کاهش سرعت به حرکت خود ادامه می دهد.

همانطور که گفته شد این اصل، یک اصل جامع و فراگیر در فیزیک حرکت پویا نمایی محسوب می شود؛ که نقش خود را به صورت برخورد دو جسم به یکدیگر، بلند کردن اشیا و حتی راه رفتن ایفا می کند.
جاذبه عنصر جدایی ناپذیر جرم است. همانطور که می دانید در محیطی که جاذبه وجود ندارد حرکت اجسام وابسته به جرم نیست و اجسام را باید به صورت معلق در هوا انیمیت کنید. همچنین به خاطر وجود نیروی جاذبه اجسام قبل از لحظه برخورد با زمین بیشترین سرعت را دارا می باشند.

مرکز ثقل یا گرانیگاه:

آخرین مطلب در این مقاله مربوط به مرکز ثقل یا گرانیگاه یک جسم است، که این مورد نیز یکی دیگر از اصول اولیه و کاربردی فیزیک حرکت در انیمیت دو بعدی اجسام می باشد.
مرکز ثقل را با همه ی جرم یک جسم در یک نقطه متمرکز تعریف می کنند، که معمولا مرکز ثقل اجسام متقارن در مرکز آن جسم قرار دارد.ذکر این نکته در مورد مرکز ثقل ضروری است، که بیان می دارد مرکز ثقل لزوما یک نقطه ثابت در یک جسم نیست و با تغییر فرم و یا تغییر موقعیت یک جسم تغییر می کند. به عنوان مثال یک انسان را در نظر بگیرید؛اگر این شخص روی دو پا و به صورت عادی قرار بگیرد؛ مرکز ثقل، متفاوت با حالتی است که این شخص روی یک پای خود قرار گرفته است.
برای درک بهتر موضوع به شکل زیر توجه کنید.

بسیار عالی؛ مفاهیم زیبا و کاربردی فیزیک حرکت در انیمیت دو بعدی را باهم مرور کردیم، امید است که در انیمیت کردن خود بتوانید از این اصول ساده برای هر چه زیباتر کردن کار خود کمک بگیرید.
این مقاله را در همین قسمت به پایان می رسانیم، همراه ما در مقاله های بعدی “کمک حال انیماتور” در نوشیکا باشید.

آینده طـــــور: در مقاله های بعدی در مورد مفاهیم پایه ای در انیمیت دو بعدی مانند فریم (Frame)، زمانبندی (timing)، حرکات تند شونده و کند شونده  (slow in & slow out) صحبت به میان خواهیم آورد.
به امید توفیق روز افزون.