Тема №9. Анимация

1. Компьютерная графика

Москин Николай Дмитриевич
Институт математики и информационных
технологий
Петрозаводский государственный университет
1

2. § 9 Анимация

С начала XX столетия анимация означала создание
иллюзии движения путем быстрого показа последовательности неподвижных изображений – рисунков,
картин или фотографий объектов либо материалов.
Термин образован от слова «анимировать» - «давать
жизнь чему-то или оживлять».
Троббер
(throbber)
2

3. Традиционные методы

Последовательность картинок на бумаге;
Келевая анимация (движущиеся элементы сцены
изображаются на прозрачном материале, именуемом
келем, и накладывается на фон). Цифровым эквивалентом келей являются слои.
Ротоскопирование – анимационная техника, где
обрисовываются кадр за кадром с натурного фильма
(с реальными актерами и декорациями);
Трехмерная анимация (покадровая съемка):
миниатюрные трехмерные модели, глиняная,
пластилиновая анимация.
Комбинация разных методов и др.
3

4. Спрайтовая анимация

Спрайт – это контролируемый программой
символ или объект, который анимируется
посредством подстановки различных
изображений, или граней спрайта, для каждого
состояния (например, для каждого положения
тела в цикле ходьбы) и выравниванием его
положения внутри кадра.
4

5. Спрайт

5

6. Трехмерная анимация

При работе с трехмерной компьютерной
анимацией есть объекты, расположенные в
трехмерном пространстве, различные источники
света, виртуальная камера, которая все это
снимает. Также могут применяться различные
специальные эффекты. При этом анимируется все
из вышеперечисленного: и камера, и источники
света могут передвигаться вдоль заданных
кривых (изменяя при необходимости скорость
движения). Все кривые расположены в
трехмерном пространстве.
6

7. Ключевые кадры

Простейшим способом анимации объектов,
заданных посредством набора треугольников,
является анимация с использованием ключевых
кадров. Для этого в каждом из ключевых кадров
явно задаются положения всех вершин
треугольников, а в промежутке между ключевыми
кадрами происходит интерполяция положения
вершин.
Пусть вершины треугольников задаются
некоторым массивом vi, i=0, …, l-1.
7

8. Ключевые кадры

Кроме массива также понадобится информация о
том, как эти вершины соединяются в
треугольники, поскольку одна вершина часто
принадлежит сразу нескольким треугольникам.
Обычно подобная информация задается как
массив индексов в массив вершин.
Пусть также задан набор ключевых кадров t0, t1,
…, tm-1. Тогда для каждого ключевого кадра tj
нужно задать новые положения для всех вершин.
В результате мы приходим к двухмерному массиву
вершин vij. Массив индексов обычно не меняется
при анимации.
8

9. Линейная интерполяция

Теперь необходимо найти положение вершины vi
в момент времени t. Тогда первым шагом будет
поиск двух последовательных ключевых кадров tj
и tj+1 таких, что интересующий нас момент
времени t заключен между ними: tj ≤ t ≤tj+1. После
этого можно найти необходимое положение
вершины в этот момент времени с помощью
линейной интерполяции:
9

10. Скелетная анимация

Часто для анимации
сложных объектов
используется
скелетная анимация.
При таком подходе
анимируемая модель
состоит из
поверхности,
заданной с помощью
набора треугольников,
и скелета.
10

11. Принципы анимации

Набор основных принципов анимации был
предложен аниматорами студии Уолта Диснея
Олли Джонстоном и Фрэнком Томасом в их работе
«Иллюзия жизни: анимация Диснея». Основной
идеей является создание иллюзии соблюдения
основных законов физики, однако они
рассматривают и более абстрактные вопросы,
такие как эмоциональность и привлекательность
персонажей. Принципы оказались столь
эффективными, что их изучение стало
обязательным сначала для всех аниматоров
Диснея, а потом – и для аниматоров всего мира.
11

12. 1 принцип. Сжатие и растяжение

Сжатие и растяжение (Squash and Stretch): тело
во время движения при каждом шаге то немного
сжимается, то вытягивается, то расширяется, то
удлиняется вновь. Наиболее важное правило:
неизменность общего «объема» персонажа:
вертикальная растяжка компенсируется
горизонтальным сплющиванием.
12

13. 2 принцип. Упреждение

Подготовка, или упреждение («отказное
движение»). Перед тем как сделать любое резкое
движение или физическое действие, человеку
обычно необходима предварительная подготовка
– как бы «упреждение» действия. Например,
перед прыжком вверх обычно приседают, перед
ударом по мячу – ногу отводят назад и т. п.
Отказное движение используется для подготовки
зрителя к действию, и чтобы сделать действие
более реалистичным.
13

14. 2 принцип. Упреждение

14

15. 3 принцип. Сценичность

Сценичность (Staging). Этот принцип сродни
постановке в театре или кино: сценическое
действие всегда рассчитано на внешнего
наблюдателя, на следящего за происходящим
зрителя, поэтому надо стремиться к тому, чтобы
все было предельно ясным, понятным,
узнаваемым.
Характер персонажа должен быть узнаваемым,
детали – хорошо заметными, реплики –
разборчивыми, текст – доходчивым и т. д.
15

16. 4 принцип. Компоновки

Компоновки (Pose to Pose – от позиции к позиции).
Аниматоры (ведущие, наиболее талантливые)
заранее продумывают, планируют, размечают
действие и делают лишь ключевые, наиболее
выразительные и сложные фазы движения –
компоновки.
После этого сцена передается ассистенту для
прорисовки промежуточных, более простых фаз
(в компьютерной анимации промежуточные кадры
интерполирует программа).
16

17. 5 принцип. Сквозное движение

Сквозное движение, или доводка (Follow Through).
«Сквозное движение» означает, что отдельные
части тела (хвосты, уши, длинные плащи и т. п.)
будут продолжать движение после того, как
персонаж остановился.
Мягкие части тела персонажа будут двигаться
медленнее (например, большой живот), чем
части, имеющие, условно говоря, жесткий скелет.
Это отставание в движении называют
«оттяжкой» (drag).
17

18. 6 и 7 принципы

Смягчение начала и завершения движения (Slow
In и Slow Out – «медленный вход» и «медленный
выход»). Движение от одной компоновки к другой
рассчитывается таким образом, чтобы основная
часть времени приходилась на демонстрацию
компоновок.
Дуги (Arcs) - это использование криволинейных
траекторий естественного движения (иначе
движение кажется надуманным и дёрганым).
Исключением являются механические движения,
обычно следующие по прямой.
18

19. 8 принцип. Выразительная деталь

Дополнительное действие, или выразительная
деталь (Secondary Action). Случайные, незапланированные мелкие движения персонажа или
изменения выражения его лица, вздохи, короткие
реплики придают герою
индивидуальность и
выделяют его среди
прочих
персонажей.
Это
дополнительное
действие
всегда
подчиняется
главному.
19

20. 9 и 10 принципы

Расчет времени (Timing). Это определение
интервала между действиями для подчеркивания
веса, размера и характера персонажа.
Преувеличение, утрирование. Этим
подчеркиваются главные черты, выделяется суть
любого объекта так, чтобы зрители это
восприняли, усиливается эмоциональное
воздействие.
20

21. 11 и 12 принципы

«Крепкий» (профессиональный) рисунок.
Аниматор должен быть квалифицированным
художником и понимать основы трёхмерного
моделирования, анатомии, веса, баланса, света и
тени и т. д.
Привлекательность (Appeal). Такой персонаж
(как положительный, так и отрицательный)
приковывает и удерживает взгляд, зритель
смотрит на него с удовольствием.
21