07Armature — ทำไมกระดูกเป็นแค่ระบบพิกัด

คำว่า "กระดูก" หลอกให้คิดว่ามันเป็นของแข็งที่ดันเนื้อให้ขยับ ถ้าคิดแบบนั้น พอเจอกรณีที่เนื้อบิดผิดรูปคุณจะหาไม่เจอว่าผิดตรงไหน เพราะกระดูกก็ดู "ถูก" ไปหมด

ของจริง: กระดูกไม่ได้ดันอะไรเลย มันคือระบบพิกัดที่มีพ่อมีลูก และการหมุนพ่อ ทำให้ทุกอย่างที่วัดจากพ่อเปลี่ยนตาม โดยที่ค่าของลูกไม่ถูกแตะ

ลองสร้างกระดูกสองท่อนต่อกัน แล้วหมุนแค่ท่อนล่าง:

=== ท่าพัก — ยังไม่หมุนอะไร ===
  upper_arm  rotation_euler ที่เก็บไว้ = (0.0, 0.0, 0.0) องศา
  upper_arm  หัวกระดูกในพิกัดโลก      = (0.0, 0.0, 0.0)
  forearm    rotation_euler ที่เก็บไว้ = (0.0, 0.0, 0.0) องศา
  forearm    หัวกระดูกในพิกัดโลก      = (0.0, 0.0, 1.0)

=== หมุนเฉพาะ upper_arm 90 องศารอบแกน X ===
  upper_arm  rotation_euler ที่เก็บไว้ = (90.0, -0.0, 0.0) องศา
  upper_arm  หัวกระดูกในพิกัดโลก      = (0.0, 0.0, 0.0)
  forearm    rotation_euler ที่เก็บไว้ = (0.0, 0.0, 0.0) องศา    ← ยัง 0 อยู่
  forearm    หัวกระดูกในพิกัดโลก      = (0.0, -1.0, -0.0)        ← แต่ย้ายที่แล้ว

forearm ไม่เคยถูกแตะ ค่าหมุนของมันยังเป็นศูนย์ทุกแกน แต่มันย้ายจาก (0, 0, 1) ไปอยู่ (0, -1, 0)

ค่าของกระดูกลูกไม่เคยเป็นตำแหน่งจริง มันคือตำแหน่ง เทียบกับพ่อ เสมอ

7.1 ทำไมออกแบบแบบนี้

เพราะมันตรงกับสิ่งที่คุณอยากสั่งจริง ๆ เวลาขยับร่างกาย

ตอนคุณงอศอก คุณไม่ได้คิดว่า "ย้ายมือไปพิกัด (0.3, -0.5, 1.2)" คุณคิดว่า "งอศอก 40 องศา" — แล้วมือก็ไปเอง เพราะมือติดอยู่กับปลายแขน ระบบพิกัดซ้อนกันจึงเป็นการเข้ารหัสความจริงข้อนี้ลงในโครงสร้างข้อมูล

7.2 ผลที่ตามมา ที่ต้องรู้ล่วงหน้า

เมื่อค่าของลูกเป็นค่าเทียบพ่อ สองอย่างนี้จะตามมาเสมอ:

• ความผิดพลาดสะสมลงข้างล่าง — หมุนไหล่ผิด 5 องศา ปลายนิ้วเคลื่อนไปไกลกว่านั้นมาก
• แก้ปลายทางไม่ได้ตรง ๆ — อยากให้มือไปแตะจุดหนึ่ง ต้องไล่หมุนทีละข้อจากต้นทาง ซึ่งช้าและน่ารำคาญ

ข้อหลังนี่เองคือปัญหาที่ IK เกิดมาเพื่อแก้ (บทที่ 9) แต่ก่อนจะไปถึงตรงนั้น ต้องผ่านจุดที่มือใหม่พังบ่อยที่สุดก่อน