Cinematica directă ( animație cinematică directă , cinematică directă în limba engleză , FK) este procesul de determinare a parametrilor obiectelor în mișcare conectate (de exemplu, o pereche cinematică sau un lanț cinematic ) pentru a obține poziția, orientarea și locația necesare acestor obiecte. Cinematica înainte este un tip planificareCinematica directă este utilizată activ în robotică , animație tridimensională pe computer și în dezvoltarea jocurilor pe calculator . Algoritmul de cinematică directă este opusul algoritmului de cinematică inversă .
Cinematica directă este aplicată modelelor oricăror personaje sau obiecte care sunt create folosind animația scheletică . Esența animației scheletice este aceea că un obiect constă dintr-un set de segmente solide (componente) conectate prin îmbinări ( în engleză joint ). În acest caz, segmentele pot fi combinate în perechi cinematice , care la rândul lor sunt combinate în lanțuri cinematice . Aceste segmente formează lanțuri ierarhice care au niveluri „superioare” și „inferioare”. Segmentele (componentele) nivelurilor superioare sunt numite componente strămoși (sau segmente părinte), iar componentele de nivel inferior sunt numite componente (sau segmente copil). De exemplu, dacă luăm în considerare o mână umană, atunci articulația umărului va fi cel mai înalt nivel, iar vârful degetului va fi cel mai jos, adică componenta descendentă a articulației umărului. Articulația cotului se află în interiorul lanțului, va avea atât segmente părinte (umăr) cât și copil (încheietură, degete).
Esența cinematicii directe este că acțiunea este transmisă de-a lungul unui lanț ierarhic de sus în jos, adică segmentele copil se mișcă în raport cu cele părinte. În primul rând, segmentul părinte își schimbă poziția și/sau orientarea. Această modificare afectează pozițiile și/sau orientarea tuturor celorlalte segmente de copii. În continuare, poziția următorului segment din lanț se schimbă, în timp ce poziția tuturor segmentelor secundare ulterioare ale acestuia se schimbă, iar segmentele părinte rămân nemișcate.
Luați în considerare, de exemplu, cinematica directă în mișcarea unei mâini umane. Să presupunem că o persoană a cărei mână este coborâtă trebuie să ia un obiect cu această mână. În acest caz, în conformitate cu algoritmul cinematic direct, unghiul și poziția articulației umărului sunt mai întâi modificate. Această modificare modifică poziția tuturor elementelor copil ale mâinii care se află în lanțul ierarhic. Adică, atunci când articulația umărului se rotește, toate celelalte articulații ale brațului, cum ar fi cotul, încheietura mâinii și degetele, își schimbă poziția. În continuare, articulația cotului se rotește, ceea ce duce la o schimbare a poziției segmentelor copilului - încheietura mâinii și degetele, dar nu afectează segmentul părinte - umărul. Această procedură se efectuează până la atingerea scopului sau până la schimbarea poziției și/sau a orientării tuturor segmentelor lanțului ierarhic.
Cinematica directă, împreună cu cinematica inversă , este utilizată pe scară largă în robotică , animație 3D pe computer și dezvoltarea jocurilor pe computer . În jocuri, majoritatea personajelor sunt animate folosind cinematica directă. De asemenea, algoritmul cinematic înainte, împreună cu algoritmul invers, este foarte utilizat în editorii de grafică 3D, cum ar fi 3ds Max și Maya .