8.Анимация в мультимедиа технологиях. Принципы и методы анимации. Технологии создания анимации в мультимедиа технологиях.

Анимация:

• Покадровая анимация – кадровая смена изображений, создающая впечатление движения картинок. Пример – растровая анимация в файлах gif

• Программная анимация – анимация, при которой изображения меняются с помощью запрограммированной последовательности действий (то есть с помощью алгоритма и переменных). Рисование основных объектов происходит вручную, или импортирование их из коллекций и галерей, после чего применяются возможности какого-либо языка программирования.

Методы анимации

Прежде всего, необходимо разделить анимацию на группы (рис. 7.1).

1.  Классическая анимация – метод, представляющий собой поочередную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно (принцип мультфильма), очень трудоёмкий из-за необходимости создания каждого рисунка.

Анимация

Анимация персонажей

2D-анимация

(Gif, Flash,…)

3D-анимация

(Maya, 3DS Max,…)

Рис. 7.1. Виды анимации

2.  Кукольная анимация. В пространстве размещаются объекты – кадр фиксирует их положение, положение объектов меняется – и опять фиксируется следующим кадром.

3.  Спрайтовая анимация – анимация, реализуемая при помощи языка программирования или специального инструментального средства. В спрайтовой анимации отсутствует понятие кадра (принцип подвижных игр). Почти всегда базируется на работе с "прозрачным" цветом.

4.  Морфинг  – преобразование одного графического образа в другой. Часто выполняется программно. Программное обеспечение морфинга генерирует заданное число промежуточных кадров, которое обеспечивает плавный переход начального образа в конечный.

5.  Анимация цветом – положение объектов не изменяется, меняется лишь цвет. Часто выполняется программно.

6.  3D-анимация – создаётся с помощью специальных прогамм (3D Studio MAX, PovRay, LightWave, Maya, ...).

Картинка получается путём визуализации сцены. Каждая сцена представляет собой набор:

–   объектов;

–   источников света;

–   текстур;

–   камер (хотя обычно используется одна).

7.  Метод ключевых или опорных кадров (keyframing) – является наиболее распространённым способом создания анимации. Ключевым

событием может являться не только изменение параметров одного из возможных преобразований объекта (положения, поворота или масштаба), но также изменение любого из допускающих анимацию параметров (свойства источников света, материалов и др.). После определения всех ключевых кадров система компьютерной анимации выполняет автоматический расчёт событий анимации для всех остальных кадров, занимающих промежуточное положение между ключевыми – промежуточных кадров (рис. 7.2).

х1, у1

x(t) = x1 + (x2 – x1) (t – t1) / (t2 – t1)

y(t) = y1 + (y2 – y1) (t – t1) / (t2 – t1)

х2, у2

t1         t2         t

Рис. 7.2. Метод опорных кадров

8.  Процедурная анимация – используется для моделирования движений, или эффектов, которые трудно воспроизвести с помощью ключевых кадров. В процедурной анимации рассчитывают текущие значения параметров анимации, основываясь на начальных значениях, заданных пользователем, и на математических выражениях, описывающих изменение параметров во времени. Этот метод позволяет выполнять качественные анимации. Часто процедурная анимация используется для разнообразных физических эффектов.

9.  Инверсная (обратная) и прямая кинематика. Инверсная кинематика – движение задаётся перемещением самого младшего объекта-потомка, что заставляет всю остальную цепочку перемещаться в соответствии с ограничениями на работу сочленений объектов. В частности, это могут быть ограничения на вращение и на скольжение. Можно ограничить диапазон действия этих сочленений любыми осями координат, размером

углового сектора или расстоянием. Выполняя настройки параметров сочленений, таких как приоритетность, наличие и сила трения и т.п., можно добиться построения реалистичных движений для сложных многозвенных объектов. В отличие от метода прямой кинематики, метод обратной кинематики допускает получение нескольких решений при наличии множества сочленений объектов.

10. Захват движения (Motion Capture) – это новое направление в анимации, которое даёт возможность передавать естественные, реалистичные движения в реальном времени. Маленькие легкие датчики прикрепляются на живого актёра в тех местах, которые будут приведены в соответствие с контрольными точками компьютерной модели для ввода и оцифровки движения. Координаты актёра и его ориентация в пространстве передаются графической станции, и анимационные модели оживают.

• 12 принципов анимации — набор основных принципов анимации, представленные известными аниматорами студии Дисней, Олли Джонстоном и Франком Томасом в их книге 1981 года «Иллюзия жизни: анимация Диснея». Джонстон и Томас, в свою очередь, основывали свою книгу на работе аниматоров Диснея с 1930 года и их усилиях для получения более реалистичной анимации. Основной целью принципов было создать иллюзию символического соблюдения основных законов физики, но также они рассматривают более абстрактные вопросы, такие как эмоциональность и привлекательность персонажей.

• Принципы, изложенные в книге стали общепринятыми, и стали считаться «Библией анимации». Хотя первоначально они предназначались для применения в традиционной, рисованной анимации, принципы по-прежнему имеют большое значение для более распространенной сегодня компьютерной анимации.

• 12 принципов по Диснею

• Сжатие и растяжение

• Важнейшим принципом является «Сжатие и растяжение», целью которого является придание объектам ощущения веса и гибкости. Он может быть применен к простым объектам, таким как прыгающий мяч, или более сложным конструкциям, например мускулатуре человеческого лица. Взятая в крайней точке, сжатая и растянутая в преувеличенной степени фигура может дать выразительный комический эффект. В реалистичной анимации, однако, наиболее важным аспектом этого принципа является то, что объём объекта не изменится, если меняется его форма. Если длина мяч растянута по вертикали, то ширина (и глубина в трехмерном изображении) должна соответствующе сокращаться горизонтально.

• Подготовка, или упреждение (отказное движение)

• Отказное движение используется для подготовки зрителя к действию, и чтобы сделать действие более реалистичным. Подпрыгивающий танцор должен сначала согнуть колени для прыжка; гольфист, делающий удар, должен сначала размахнуться клюшкой. Этот метод может также использоваться для менее физических действий, таких как взгляд персонажа за пределы экрана в ожидании чьего-то появления, или фокусировка на объекте, прежде чем взять его.

• Для специальных эффектов подготовка может быть опущена для создания элемента неожиданности. В результате зритель получает ощущение разрядки напряжения, что может добавить в действие комедийный момент. Этот эффект часто упоминается как «шутка-сюрприз».

• Сценичность (постоянный учет того, как видит образ зритель)

• Этот принцип сродни постановке в театре или кино. Его целью является привлечь внимание публики, и прояснить, что имеет самое большее значение в сцене, что происходит, и что должно произойти. Джонстон и Томас определили его как «абсолютно ясную и безошибочную подачу мысли», независимо от того, заключается ли мысль в действии, личности, выражении или настроении. Такая ясность может быть достигнута различными средствами, такими как размещение символов в кадре, использование света и тени, угол и положение камеры. Суть этого принципа заключается в поддержании внимания на том, что важно, и избегании излишней детализации.

• Использование компоновок и фазованного движения

• Это два различных подхода к процессу рисования. «Использование компоновки» означает прорисовку сцены кадр за кадром от начала до конца, а для «фазованного движения» сначала создаются ключевые кадры, а затем заполняются интервалы между ними. Использование компоновки создает более плавную, динамическую иллюзию движения, и лучше подходит для создания реалистичных сцен. С другой стороны, трудно сохранять пропорции, а также создавать точные, убедительные позы этим методом. Фазованное движение работает лучше для драматических или эмоциональных сцен, где композиция и отношение к окружающей среде имеет большее значение. Наиболее часто эти методы комбинируются.

• Компьютерная анимация устранила проблемы, связанные с сохранением пропорций при «использованием компоновки», однако «фазованное движение» по-прежнему используется для компьютерной анимации, из-за преимуществ, которые она приносит в композицию. Использование компьютерных технологий заметно облегчило этот метод, поскольку заполнение пробелов между основными кадрами стало автоматическим. Однако, все ещё важно наблюдать и контролировать процесс в соотношении с основными принципами.

• Сквозное движение (или доводка) и захлест действия

• Эти тесно связанные техники помогают сделать движение более реалистичным, и создают впечатление, что персонажи подчиняются законам физики. «Сквозное движение» означает, что отдельные части тела будут продолжать движение после того, как персонаж остановился. «Захлест действия» показывает тенденцию частей тела двигаться с различной скоростью (рука и голова при резкой остановке идущего остановятся с разной скоростью). Третьей техникой является «перетаскивание», где при начале движения персонажа некоторые его части движутся чуть медленнее и как бы «догоняют» его. Эти части могут быть неодушевленным предметами, такими как одежда или антенна автомобиля, или частями тела, например оружие или волосы. В человеческом теле движение как правило начинается с туловища, а конечности и голова повторяют и развивают его вектор. Части тела с большим количеством тканей, таких как большие животы и грудь, или дряблая кожа на собаке, более склонны к самостоятельному движению, чем части тела, обладающие костями. Опять же, преувеличенное использование техники может произвести комический эффект, а более реалистичная анимация должна рассчитывать время точно для получения убедительного результата.

• Томас и Джонстон также разработали принцип «движения стоя». Персонаж без движения может быть изображен абсолютно статично; это обычно делается для привлечения внимания к основному действию. Однако, по словам Томаса и Джонстона, это дает тусклый и безжизненный результат, и этого следует избегать. Даже сидящий персонаж может показывать какое-то движение, например движение грудной клетки во время дыхания.

• Смягчение начала и завершения движения

• Движениям человеческого тела и большинства других объектов нужно время, чтобы ускориться и замедлиться. По этой причине, анимация выглядит более реалистичной, если содержит больше рисунков в начале и конце действия, подчеркивающих крайние позы, и меньше в середине. Этот принцип касается как перемещения персонажей между крайними позами, такими как сидение и стояние, так и к движению неодушевленных предметов.

• Дуги

• Наиболее естественные движения имеют тенденцию следовать дуговой траектории, и анимация должна придерживаться этого принципа. Это может относиться к конечности, перемещаемой поворотом сустава, или брошенному объекту, движущемуся по параболической траектории. Исключением являются механические движения, обычно следующие по прямой.

• Поскольку скорость объекта и импульса увеличивается, дуговая траектория, как правило, выравнивается и расширяется при продвижении объекта вперед. В бейсболе быстрая подача будет стремиться перейти на прямую траекторию, в то время фигурист со своей скоростью не может развернуться так быстро, и ему нужно захватить больше места, чтобы завершить поворот.

• Объект в движении, выходящий из естественной для него дуговой траектории без видимых причин покажется более неустойчивым, чем жидкость. Поэтому при анимации (к примеру) указательного пальца, аниматор должен быть уверен, что все выполненные кадры соответствуют дуговой траектории движения кончика пальца от одного крайнего положения до другого. В традиционной анимации для этого как правило рисуются вспомогательные дуговые линии, которые позже стираются.

• Дополнительное действие (выразительная деталь)

• Добавление вторичных действий к основному действию придает сцене больше жизни, и может помочь поддержать основные действия. Человек, идущий одновременно покачивает руками, или держит их в карманах, он может говорить или свистеть, или выражать эмоции с помощью мимики. Важным моментом во вторичных действиях является то, что они подчеркивают, а не отвлекают внимание от основного действия. В противном случае эти действия лучше опустить. В случае с мимикой, во время резкого движения они скорее всего будут оставаться незамеченными. В таких случаях лучше включать их в начале и в конце движения, а не во время.

• Расчет времени

• Расчет времени относится к числу рисунков или кадров для каждого действия, что влияет на скорость их подачи на пленку. На чисто физическом уровне, правильный расчет времени делает объекты более реалистичными. Например, вес объекта решает, как он реагирует на импульс или толчок. Расчет времени имеет решающее значение для создания настроения персонажа, эмоции и реакции. Он также может быть средством донесения аспектов характера героя.

• Преувеличение, утрирование

• Преувеличение особенно полезно для анимации, так как идеальная имитация реальности может выглядеть статической и скучной в мультфильмах. Уровень преувеличения зависит от того, стремится ли художник выразить реализм или определенный стиль. Классическое понимание утрирования, принятое на Дисней, подразумевало оставаться верным действительности, но преподносить её в более дикой, экстремальной форме. Другие формы преувеличения могут включать в себя сверхъестественные или сюрреалистические изменения в физических особенностях персонажа, или даже сюжете. Важно использовать определенный уровень ограничения при использовании утрирования; если сцена содержит несколько преувеличений, необходимо сохранять баланс между тем, как эти части соотносятся друг с другом, избегать смущения и путаницы на экране.

• «Крепкий» (профессиональный) рисунок

• Принцип уверенного рисунка означает, что объект изображается с учетом его формы в трехмерном пространстве и веса. Аниматор должен быть квалифицированным художником и понимать основы трехмерного моделирования, анатомии, веса, баланса, света и тени и т.д. Для классического аниматора это включает посещения художественных классов и зарисовки из реальной жизни. Одна вещь, о которой предостерегают Джонстон и Томас, это создание «близнецов» — персонажей, чьи левая и правая сторона выглядят зеркально правильными отражениями друг друга, выглядящих безжизненно. Современные аниматоры рисуют гораздо меньше, благодаря использованию компьютерных технологий, но их работа требует наличия общих представлений о классическом рисунке в дополнение к знаниям компьютерной анимации.

• Привлекательность

• Привлекательность мультипликационного персонажа соответствует тому, что называется актерской харизмой. Привлекательный персонаж не обязательно является положительным — злодеи и монстры также могут быть привлекательными — важно то, что зритель ощущает реальность и интересность персонажа. Есть несколько приемов для налаживания отношения между зрителем и персонажем; для симпатичных персонажей симметричные или подчеркнуто детские лица как правило эффективны. Сложные для чтения лица также можно сделать привлекательными через выразительные позы или дизайн персонажей.

Принципы анимации

Существуют различные принципы формирования анимации с помощью специализированных компьютерных программ. Наиболее простыми и распространенными являются следующие.

На основе заранее подготовленных кадров. Для этого вида анимации изображения каждого кадра готовятся заранее. Они должны иметь одинаковый размер в пикселах. Программа просто «собирает» кадры и кодирует в необходимом динамическом формате.

По опорным кадрам. Создается несколько опорных кадров, на которых показаны характерные изображения анимируемого процесса, в простейшем случае, например, его начальное и конечное положение. Все промежуточные кадры компьютер заполняет автоматически. Еще одной разновидностью такого подхода является указание траектории, вдоль которой компьютер реализует анимационное движения объекта.

С использованием сглаживания кадров. Программным способом создаются плавные переходы из одного состояния в другое. Разновидностью такого способа формирования изображения является морфизм, т.е. изменение формы (сравните со словом «метаморфоза»). При его реализации одно изображение плавно трансформируется в другое – превращение лица, человека в животное и т.д. Для получения хороших результатов важно правильно выбирать положение ключевых точек, относительно которых производится трансформация; сами ключевые точки при этом остаются неподвижными. Например, при трансформации лица ключевыми точками служат глаза.

Методы анимации

1. Сжатие и растяжение - с помощью этого методы можно легко "оживить" персонаж. Основывается он на том, что любое тело при движение постоянно то сжимаются, то растягиваются.

2. Подготовка, или упреждение - перед тем, как персонаж подпрыгнет, он должен присесть. Поэтому, вначале персонаж должен присесть, и только потом подпрыгнуть. Как правило, каждому действию предшествует Подготовка. Именно Упреждение информирует зрителя о том, что сейчас должно произойти.

3. Сценичность - в любой истории важен сюжет и то, как он показан. Действие на экране рассчитано на зрителя, и все происходящее должно быть предельно ясным, понятным и узнаваемым.

4. Рисование "прямо вперед" и рисование "от позы к позе" - существует два подхода при создание мультипликации - прямо вперед и от позы к позе. Рисование "прямо вперед" означает, что вы рисуете кадр за кадром. Этот метод обычно применяется при создании очень активных (быстрых) сцен. Рисование "от позы к позе" предполагает, что вы рисуете ключевые позы (фазы) для всей сцены, а потом возвращаетесь и дорисовываете кадры между этими позами. Этот метод самый распространенный в мультипликации.

5. Дуги - использование криволинейных траекторий естественного движения. Живые организмы крайне редко двигаются вверх-вниз или вперед-назад с механической точностью. Голова, например, редко вытягивается сразу вперед, а затем сразу назад; она еще и слегка приподнимается или опускается.

6. Дополнительное действие, или выразительная деталь. Случайные, незапланированные мелкие движения персонажа или изменения выражения его лица, вздохи, короткие реплики сразу придают индивидуальность герою и выделяют его среди прочих персонажей. 7. Расчет времени - определение интервала между действиями для подчеркивания веса, размера и характера персонажа. Эмоциональное состояние персонажа также больше определяется его движениями, чем внешностью. А изменение скорости движения может показывать, что персонаж утомлен, возбужден, нервничает или отдыхает.

Технологии создания анимации в мультимедиа технологиях.

Во время просмотра мультфильмов, которые являются значимым достижением анимации, вы, скорее всего, не раз задавались вопросом, как же это делается, кто этому может научить? Научитесь сами, просто нужно скачать бесплатно фотошоп на русском языке. Мультипликация - эффект движения при помощи быстро сменяющихся кадров. Далее приводится информация об особенностях компьютерной анимации. До распространения компьютеров анимация создавалась вручную: мультфильмы рисовались покадрово, а следом снимались, что и оживляло персонажей. Сегодня, наконец, все это с легкостью делается в цифровом формате, что дает возможность экономить существенное количество времени. Такая анимация бывает обычной и в формате 3D.

2D-анимация осуществляется при помощи приложений для рисования на компьютере и напоминает обыкновенную, при учете того, что она делается не вручную, а с использованием компьютера. Наверняка, многие сталкивались с анимированной рекламой в интернете, созданной с помощью flash-приложений. На компьютерных курсах вас обучат рисовать анимацию в этом формате, если вы надумали в будущем стать аниматором.

Объемная анимация создаётся в других графических пакетах - 3Ds Max, Maya и др. Если попробовать коротко рассказать про процесс создания анимации, то он заключается в следующем. Сначала аниматором создается схематичная 3d-модель персонажа. Затем надо создать эффект движения. Главный метод - риггинг, он используется чаще других в виду своих преимуществ. В трёхмерной модели размещают похожий на скелет каркас, состоящий из групп элементов, каждая их которых отвечает за какое-то движение. Каркас напоминает кости и сочленения, без которых невозможно движение. Смена параметров одного элемента вызывает смещение и остальных элементов, расположенных в одной группе. Это осуществляется и для других групп в скелете. Сцена раскрашивается, потом накладываются текстуры, с помощью которых получают натуральность. В конце запускается визуализация макета - трансформация схематичной сцены в фотореалистичное изображение. Если вы мечтаете научиться создавать свои анимационные фильмы, можно пойти на курсы 3d-графики, где вам помогут стать хорошим художником!