Методи та принципи анімації

Методи анімацій

Методи анімації визначають спосіб утворення як елементів анімаційних послідовностей, так і самих послідовностей. Розглянемо найбільш поширені методи анімації.

Класична анімація являє собою почергову зміну малюнків, кожний з яких намальований окремо (принцип мультфільму). Цей метод є трудомістким через необхідність окремого створення кожного малюнка.

Лялькова анімація полягає у тому, що в просторі розміщуються об'єкти і кадр фіксує їхнє положення. Потім положення об'єктів змінюється і знову фіксується наступним кадром.

Спрайтова анімація - це анімація, реалізована за допомогою мови програмування чи спеціального інструментального засобу. У спрайтовій анімації відсутнє поняття кадру (принцип рухливих ігор). Майже завжди базується на роботі з "прозорим" кольором.

Морфінг полягає в перетворенні одного графічного образа в інший. Часто виконується програмно. При програмній реалізації морфінгу генерується задане число проміжних кадрів, що забезпечує плавний перехід початкового образа в кінцевий.

Анімація кольором передбачає зміну тільки кольору об'єктів при незмінному їх положенні. Часто виконується програмно.

3D-анімація створюється за допомогою спеціальних програм (ЗD Studio МАХ, Мауа, РоvRау, LightWave та ін.). Підсумкове зображення тут отримують шляхом візуалізації сцени, яка включає набори об'єктів, джерел світла, текстур та камер.

Метод ключових кадрів (кеуframing) є найбільш розповсюдженим способом створення анімації. Ключовою подією може бути не тільки зміна параметрів одного з можливих перетворень об'єкта (положення, повороту чи масштабу), але також зміна кожного з параметрів, що допускають анімацію (властивості джерел світла, матеріалів і ін.). Після визначення всіх ключових кадрів система комп'ютерної анімації виконує автоматичний розрахунок подій анімації для всіх інших кадрів, що займають проміжне положення між ключовими - проміжних кадрів.

Процедурна анімація використовується для моделювання рухів чи ефектів, які важко відтворити за допомогою ключових кадрів. У процедурній анімації розраховують поточні значення параметрів анімації, ґрунтуючись на початкових значеннях, заданих користувачем, і на математичних виразах, що описують зміну параметрів у часі. Цей метод дозволяє виконувати якісні анімації. Часто процедурна анімація використовується для створення різноманітних фізичних ефектів.

Інверсна і пряма кінематика. - методи анімації зв'язаних в ієрархічний ланцюжок об'єктів. Пряма кінематика полягає в тому, що переміщення об'єкта-батька впливає на весь ланцюг об'єктів-нащадків. Виглядає це так, начебто опорні точки дочірніх об'єктів зв'язані з опорними точками батьківського об'єкта твердими важелями. Якщо переміщається батьківський об'єкт, дочірній об'єкт також буде переміщатися, не змінюючи свого положення щодо об'єкта-предка. Якщо батьківський об'єкт повертається, то дочірній переміщається і повертається таким чином, що його положення й орієнтація стосовно батьківського об'єкта залишаються незмінними. Хоча дочірні об'єкти при перетворенні батьківського об'єкта переміщаються і повертаються, ключі анімації для них не генеруються. Перетворення дочірніх об'єктів виконується автоматично. Для інверсної кінематики рух задається переміщенням самого молодшого об'єкта-нащадка, що змушує весь інший ланцюжок переміщатися відповідно до обмежень на роботу зчленувань об'єктів. Зокрема, це можуть бути обмеження на обертання і на ковзання. Можна обмежити діапазон дії цих зчленувань будь-якими осями координат, розміром кутового сектора чи відстанню. Виконуючи настроювання параметрів зчленувань, таких як пріоритетність, наявність і сила тертя і т.п., можна домогтися побудови реалістичних рухів для складних багатоланкових об'єктів.

Захоплення руху (Моtіоп Сарture) - новий напрямок в анімації, який дає можливість передавати природні реалістичні рухи в реальному часі. Маленькі легкі датчики прикріплюються на живого актора в тих місцях, що будуть приведені у відповідність з контрольними точками комп'ютерної моделі для введення й оцифровування руху. Координати актора і його орієнтація в просторі передаються графічній станції, і анімаційні моделі оживають.

Програмна анімація основана є результатом виконання програми.

Блокова анімація полягає в почерговому перемальовуванні і очистці цифрового зображення в різних його місцях - блоками. Якщо від кадру до кадру змінюється тільки маленька частина сцени - наприклад, якщо фон зображення залишається незмінним, коли об'єкт рухається по ньому - тоді альтернативний підхід складається в перемальовуванні лише тієї частини екрану, яка змінюється, і це потрібно робити швидше, ніж людське око може цей процес побачити.

Маскова анімація є комбінацією блокової анімації і використання масок. Для виведення на екран комп'ютера об'єктів складної форми без "зачеплення" фону частіше використовують "маски". Об'єкт описується двома прямокутними масивами чисел: маска АND (двійкове І) і маска ХОR (двійкове виключення АND). Маска АND обнуляє ті пікселі фону, які відносяться до об'єкта, залишаючи інший фон незачепленим. Накладення маски АND послідовно за маскою ХОR малює об'єкт на очищених маскою ХОR пікселях, не змінюючи інший фон. Маски АND і ХОR дозволяють виділяти (вставляти і забирати) об'єкт в прямокутній зоні екрану. Циклічно копіюючи фон з під об'єкта до невидимого буфера на екрані, малюючи об'єкт на екрані з використанням масок ХОR і АND і стираючи його при встановленні фону, програма може утворювати анімацію.

Принципи анімацій

Якість анімації - досить відносний показник. Раніше вона оцінювалась кількістю кадрів у секунду, однак сьогодні будь-яка, навіть сама маленька студія не робить менше 8 кадрів у секунду, що в три рази менше стандарту для PAL сигналу - 25 кадрів у секунду. Чи потрібні всі 25 кадрів у секунду? Людський мозок не встигає сприймати всю послідовність з 25 кадрів, він лише схоплює рух, а для цього досить 3-5 кадрів у секунду. Виходить, якість майже не залежить від кількості кадрів у секунду, тоді від чого ж вона залежить? Раз мозок уловлює тільки рух, а не послідовність кадрів - значить від якості передачі руху. Вона у свою чергу залежить від досвіду художника і техніки, яку він використовує. Правильно намальовані кадри здаються живими навіть окремо - немов персонаж уже рухається, і хоча ми не бачимо руху, він відчувається підсвідомо.

Принципи є основним інструментом анімації і повинні застосовуватися скрізь, де тільки можна. Деякі з них часом стають перешкодою, коли художник працює в емоційному пориві. Проте, коли емоції відринуть, знання цих принципів дозволить йому робити анімацію сцени інтелектуально, логічно та художньо, як і емоційно.

Дісней для створення своїх фільмів використовує близько 12 основних принципів анімації. От основні з них.

Стиск і розтягання (squash&stretch). Це, мабуть, одне із самих значних відкриттів Діснея за всю історію анімації. Цей принцип зробив революцію у світі анімації. Завдяки стиску і розтяганню персонажі вже не виглядали "кам'яними". Суть принципу полягає в тому, що живе тіло завжди стискується і розтягується під час руху. Перед стрибком персонаж стискується як пружина, а в стрибку навпаки розтягнутий. Головним правилом при цьому є постійний об'єм - якщо персонаж розтягли (stretch - деформація по осі Y), те він обов'язково повинен бути стиснутий для збереження об'єму свого тіла (squash - деформація по осі X).

Випередження (чи відкатний рух). У реальному житті для здійснення якої-небудь дії, людині часто приходиться робити підготовчі рухи. Наприклад, перед стрибком людині необхідно присісти, для того щоб кинути що-небудь, руку необхідно завести назад. Такі дії називаються відкатними рухами, тому що перед тим, як зробити щось, персонаж як би відмовляється від дії. Такі рухи підготовлюють глядача до наступної дії персонажа і додають інерцію рухам.

Сценічність (staging). Для правильного сприйняття персонажа глядачами всі його рухи, пози і вирази обличчя повинні бути гранично прості і виразні. Цей принцип заснований на головному правилі театру. Камера повинна бути розташована так, щоб глядач бачив усі рухи персонажа, а одяг не повинний ховати його рухи, адже усе робиться для глядача.

Від пози до пози (Pose to Pose). До відкриття цього принципу рухи малювалися наскрізь, тобто художник знав сюжет і малював кадр за кадром для виконання якої-небудь дії. Такий метод називався "прямо вперед" (straight ahead), при його використанні результат було важко передбачити, тому що сам художник ще не знав, що він намалює. Принцип "від пози до пози" передбачає попереднє компонування рухів - художник малює основні моменти і розташовує персонажа на сцені, а вже потім асистенти промальовують усі кадри руху. Цей підхід різко збільшив продуктивність, тому що заздалегідь планувалися всі рухи і результат був саме таким, яким задумувався.

Наскрізний рух і захльост (follow through і Overlapping actions). Суть принципу полягає в тому, що рух ніколи не повинний припинятися. Існують такі елементи, як вуха, хвости, одяг, що постійно повинні знаходитися в русі. Наскрізний рух забезпечує безперервність руху і плавність переходу фаз, наприклад, з бігу в крок і навпаки. Рух окремих елементів тіла в той час, як тіло вже не рухається, називається захльостом. Захльост виражається в сценах зміни фаз руху. Якщо персонаж різко гальмує після бігу, м'які частини тіла не можуть зупинитися разом із твердими і відбувається невеликий захльост (волосся, вуха, хвости і т.д). При ходьбі рух починається зі стегон, а вже потім поширюється до щиколоток. Для здійснення такого руху художники використовують щось начебто ієрархії членів тіла. Така ієрархія дозволяє зв'язати всі рухи персонажа в окремий ланцюжок і жорстко описати правила, за якими він рухається.

"Повільний вхід" і "повільний вихід" (Ease In & Ease out). Цей принцип прямо зв'язаний з четвертим принципом. Розробляючи виразні пози, художник вкладає всю свою майстерність, тому що саме ці моменти повинні бути довше видні глядачу. Для цього асистенти домальовують рухи так, що більше всього кадрів виявляється поруч із ключовими позами. При цьому персонаж як би проскакує рух від одного компонування до іншого, повільно виходячи з пози і сповільнюючись в іншій. Як я і говорив вище: мозок не уловлює послідовність, він уловлює тільки рух.

Рухи по дугах (arcs). Цей принцип є другим революційним відкриттям Діснея. Живі організми завжди пересуваються по дугоподібних траєкторіях. До цього застосовувався метод прямолінійного руху, у зв'язку з чим рухи виглядали механічними - як у роботів. Іноді здається, що при різких рухах цей принцип не дотримується, тому що рухи йдуть по прямій. Однак, це тільки так здається, тому що навіть у самих різких рухах траєкторії мають дугоподібний характер, хоча і більш наближений до прямої. В основному характер траєкторії залежить від швидкості руху. Якщо персонаж рухається різко, траєкторія розпрямляється, якщо ж повільно, то траєкторія ще більше загинається.

Другорядні дії (Secondary actions). Часто для додання персонажеві більшої виразності використовують вторинні рухи. Вони служать для того, щоб акцентувати увагу на чому-небудь. Вторинні дії одержали широке поширення у світовій анімації. Завдяки їхньому використанню персонажі стають більш живими й емоційними.

Розрахунок часу (Timing). Цей принцип дозволяє додати персонажеві вагу і настрій. Як глядач оцінює вагу персонажів? Вага персонажа складається з таких факторів, як швидкість переміщення й інертність. Для того, щоб персонаж рухався у відповідності зі своєю вагою, художник розраховує час руху і захльосту для кожного персонажа. При розрахунку часу враховуються вага, інертність, обсяг і емоційний стан героя. Настрій також передається швидкістю рухів персонажа. Так, подавлений персонаж рухається дуже в'яло, а натхннений досить енергійно.

Перебільшення. Уолт Дісней завжди жадав від своїх працівників більшого реалізму, насправді прагнучи більше до "карикатурного реалізму". Якщо персонаж повинний був бути сумним, він вимагав, щоб його робили похмурим, щасливого ж потрібно було робити сліпуче сяючим. За допомогою перебільшення збільшується емоційний вплив на глядачів, однак, персонаж набуває карикатурного вигляду.

Професійний малюнок. Малюнок - основа усього. На студії Діснея досить часто зустрічаються таблички, наприклад: "Чи відчувається у твоєму малюнку вага, глибина і рівновага?". Принцип професійного малюнка також забороняє малювати "близнюків". "Близнюками" називають будь-які елементи малюнка, що повторюються двічі або є симетричними. "Близнюки" дуже часто з'являються мимо волі художника, він малює дві руки у тому самому положенні, не помічаючи цього.

Привабливість (Appeal). Привабливість персонажу - шлях до успіху усього фільму. Як же визначити, чи привабливий персонаж? Привабливим може бути будь-який предмет, якщо дивишся на нього з задоволенням, виявляючи в ньому простоту, чарівність, гарний дизайн, зачарування і магнетизм. Від привабливого персонажу неможливо відірвати погляд. Навіть самий противний герой фільму повинний бути привабливим, щоб утримати глядачів біля екрану.

До інших принципів, які є основою анімації, відносять: Обриси і Форма (Shape and Form); Анатомія (Anatomy); Модель і Персонаж (Model or Character); Вага (Weight); Лінія і Силует (Line and Silhouette); Дія і Реакція (Action and Reaction); Перспектива (Perspective); Напрямок (Direction); Напруга (Tension); Площини (Planes); Щільність (Solidity); Пульс і Ритм (Beat and Rythem); Глибина й Об'єм (Depth and Volume); Прямі і Криві (Straights and Curves); Первинні і Вторинні дії (Primary and secondary action); Деталі (Details); Текстура (Texture); Спрощення (Simplification); Позитивні і Негативні форми (Positive and negative shapes).

Анатомія дуже важлива в малюнку, незалежно від того, чи є об'єкт уявним, чи ні. Незважаючи на те, що персонаж чи його дії можуть бути перебільшені або скарикатурені, анатомія є тим елементом, що майже не міняється. Лікоть залишається ліктем - він згинається у визначеному місці, у визначеному напрямку і має конкретні обмеження. У вас, звичайно ж, є невеликий вибір, однак навіть карикатурний герой повинний бути в міру "реальним", щоб не втратити правдоподібність і довіру глядача. І це непроста справа - перевести знання анатомії в намальований мультиплікаційний персонаж. Для прикладу, якщо ви намалювали руку, то лікоть на ній не може згинатися в неправильному місці, незалежно від того, як добре він намальований. Знаючи анатомію, можна малювати людей, правильно вибираючи їхньої пози і не допускаючи грубих анатомічних помилок. Вибір пози при малюванні дуже важливий, адже чим зручніша поза, у якій знаходиться персонаж, тим реальніше і правдоподібніше виглядає малюнок.

Сила ваги - один з найважливіших принципів анімації. Будь-який предмет має визначену вагу і буде діяти відповідно до неї. Дуже легко втратити увагу глядачів, намалювавши пера, що падають як цеглини, чи цеглини, що падають як пера. Порушенням цих правил може бути досягнутий деякий гумор, однак цей метод варто застосовувати тільки там, де потрібний гумор чи спеціальний ефект. Дотримання в коротких фільмах принципів законів ваги, швидкості, а також стиску і розтягнення є гарним тоном.

Література.

Билл Сандерс , Flash 5

Рейнхардт Р., Лотт Д., Macromedia Flash MX

Лит Г., Финкельштейн Э., Flash 5 для "чайников"

http://distance.edu.vn.ua ,http://www.vn.iatp.org.ua