Виды анимации в мультипликации. Компьютерная анимация

Урок из серии: «Работа в редакторе Flash»

Анимация (от лат. а nimare – оживить) – имитация движения или изменения формы статических объектов.

Помимо термина «анимация» широко употребляется и термин «мультипликация» (от лат. multiplicatio – умножение, размножение).

Кадры – это нарисованные или сфотографированные изображения последовательных фаз движения объектов или их частей. При просмотре последовательности кадров возникает иллюзия оживления изображенных на них статических персонажей.

Для создания эффекта плавного изменения формы и положения объектов частота смены кадров, исходя из особенностей человеческого восприятия, должна быть не менее 12-16 кадров в секунду.

В кино используется частота 24 кадра в секунду, в телевидении – 25 или 30 кадров в секунду.

Прорисовка всех фаз движения (кадров) в первых мультфильмах требовала огромных трудозатрат. Так, для мультфильма продолжительностью 5 мин при частоте 24 кадра в секунду необходимо 7200 рисунков. При этом многие кадры содержат повторяющиеся фрагменты, которые приходилось многократно перерисовывать.

Поэтому с 20-х гг. XX в. начали применять упрощенную технологию анимации: на статичный, неизменный рисунок стали накладывать прозрачные пленки с изменяющимися подвижными элементами. Это был первый шаг в механизации труда художника-аниматора, который получил развитие в компьютерных технологиях.

В компьютерной анимации рисуются лишь некоторые опорные кадры (их называют ключевыми ), а промежуточные генерируются (рассчитываются) компьютерными программами. Независимая анимация отдельных элементов изображения обеспечивается созданием графических объектов для каждого персонажа и размещением их на разных слоях (подобно прозрачным пленкам в классической анимации).

Основные виды компьютерной анимации: покадровая анимация и автоматическая (движения и формы).

Покадровая анимация (мультипликация) состоит в прорисовке всех фаз движения. Все кадры при этом являются ключевыми.

Автоматическая анимация заключается в рисовании ключевых кадров, соответствующих основным фазам или этапам движения, и последующем автозаполнении промежуточных кадров.

В основе любой анимации лежит фиксация фаз движения объектов – определение в каждый момент времени их положения, формы, размеров и иных свойств, например цвета. Эту операцию называют фазовкой или таймингом.

Чтобы уменьшить трудозатраты и избежать ошибок при работе на компьютере, полезно сначала наметить фазы на бумаге.

При анимации движения неодушевленных объектов можно ограничится указанием траектории движения и фиксации объектов в наиболее важных положениях.

Пример 1. Брошенный в горизонтальном направлении мяч трижды ударяется о пол. Зарисовать несколько фаз движения.

Нарисуем траекторию движения центра мяча. Изобразим положение мяча в моменты удара о пол (1, 2, 3) и наибольшего подъема (2 ,4). Добавим несколько промежуточных положений.

Пример 2. Зарисовать фазы движения шагающего и бегущего человечка.

Изобразим фазы движения, как показано на рисунке.

Упражнение

Зарисуйте основные фазы для анимации:

а) воздушный шар поднимается вверх и уменьшается;

б) лодка качается на волнах;

в) маятник совершает колебания;

г) колесо скатывается по наклонной плоскости;

д) из крана в стакан падают капли воды.

Эта глава содержит введение в основы анимации Maya. В ней описано, что означает установка ключевых кадров (keyframing) в Maya, а также обсуждаются инструменты соз­ дания и манипулирования ключевыми кадрами (keyframe). Обучение анимации в Maya проходит по нарастающей, от простых способов установки ключевых кадров для отдель­ ных атрибутов до "оживления" персонажей с помощью анимации их действий; создания специальных эффектов с использованием анимации частиц (particle), меха (fur) и т.д.; создания выражений и сценариев MEL, предоставляющих аниматору абсолютный кон­ троль над каждым аспектом анимационного контекста; а также управления и редактиро­ вания сеансов захвата движений (motion capture), позволяющих создать чрезвычайно реалистичную анимацию для игр, телепередач или фильмов. Эта глава посвящена сле­ дующим фундаментальным концепциям.

Типы анимации

Отскакивающий мяч

Преобразование циклической анимации в кривые

Типы анимации

Maya предлагает широкий выбор типов анимации.

Анимация с использованием ключевых кадров (keyframe animation) записывает из­ менения значений атрибутов во времени. Записанные значения, расположенные на ани­ мационной кривой, называют ключами (key). Наиболее известными формами этого типа анимации являются развевающиеся логотипы и символы.

Динамическая анимация (dynamic animation), или анимация эффектов (effects animation), включает в себя имитацию объектов или природных явлений с использова­ нием законов физики на основании внутренних процессоров моделирования Maya. Примерами являются жидкости (fluid), эффекты частиц (particle effect) (такие, как дым), а также волосы (hair), мех (fur) и ткань (cloth).

Анимация вдоль траектории (path animation) позволяет задать кривую NURBS в ка­ честве траектории движения объекта или персонажа. Благодаря этому типу анимации можно получить передвижение автомобиля по земле или полет космического корабля в пространстве по указанному маршруту.

Захват движения (motion capture) - тип анимации, в котором движения живого пер­ сонажа записываются в виде набора данных, используемых при управлении скелетом, который в свою очередь способен управлять персонажем. При создании спортивных игр, например, разработчики зачастую используют захват движений спортсменов.

Нелинейная анимация (nonlinear animation) позволяет аниматору в редакторе доро­ жек Майя манипулировать группами ключевых кадров, известных как клипы (clip), и ре- дактировать их почти как при редактировании видеоклипов в нелинейном видеоприло­ жении (video application). Зацикливание и смешение клипов позволяет аниматору из не­ большой по объему анимации получать более длинные анимационные действия. Более подробная информация о нелинейной анимации и использовании редактора дорожек приведена в главе 10, "Нелинейная анимация".

Техническая анимация (technical animation) включает в себя использование управ­ ляемых ключей (driven key), связей узлов (node connections) и выражений (expression) для создания элементов управления анимацией (animation control), позволяющих аниматору с высокой степенью точности управлять персонажами и эффектами. Поэтому квалифи­ цированным аниматорам нужны глубокие знания встроенного языка Майя (Майя Embedded Language - MEL), описанного в главе 16, "Встроенный язык Maya (MEL)".

В этой главе основное внимание уделяется анимации с использованием ключевых кадров и анимации вдоль траектории. Другие способы анимации рассматриваются в по­ следующих главах.

Анимация с использованием ключевых кадров

С технической точки зрения установка ключевых кадров - это запись изменений ат­ рибутов во времени, но это тривиальная интерпретация. Правильнее определить анима­ цию как совокупность ключевых кадров, воспроизводимых в течение установленного пе­ риода времени, что создает эффект оживления неживых объектов. Такое оживление ста­ новится возможным благодаря тому, что в ключевых кадрах записываются небольшие срезы действия, а их воспроизведение во времени создает анимацию. Концепция анима­ ции довольно проста, но, чтобы овладеть искусством установки ключевых кадров с под­ ходящими промежутками между ними, необходим опыт.

Создание ключевых кадров

Майя предлагает множество способов установки ключевых кадров. Каждый метод преследует собственную цель, но некоторые из них быстрее и эффективнее других.

Клавиша является наиболее популярным способом создания ключевых кадров при установленных в значения по умолчанию параметрах, доступных в окне, которое открывается после выбора пункта меню Animat e => Set Key (Анимировать => Установить ключевой кадр ) . После нажатия этой клавиши ключевой кадр уста­ навливается для всех допускающих установку ключевых кадров (keyable) атрибутов конкретного объекта. Благодаря удобству использования (только одна клавиша) этот метод стал основным средством создания ключевых кадров при анимации.

В панели каналов можно устанавливать ключевые кадры для отдельных атрибутов, непосредственно щелкая на выделенном атрибуте правой кнопкой мыши и выбирая в появившемся контекстном меню пункт Key Selecte d (Установить ключевой кадр для выбранного). Это позволяет с большой степенью точности управлять ключевы-

ми кадрами, устанавливая их непосредственно для выделенного атрибута или груп­ пы атрибутов. Выбор пункта меню Key Selecte d представлен на рис. 7.1.

Рис. 7.3. Элементы управления воспроизведением анимации

Ползунок времени (Tim e Slider) ‘ и связанные с ним элементы управления представ­ ляют собой непосредственные, хотя и не самые точные, элементы управления анимацией и занимают совсем небольшую часть экрана, в отличие от двух других редакторов. Пол­ зунок времени в сочетании с ползунком диапазона (rang e Slider) позволяют задавать начало и конец диапазона воспроизведения анимации, а также установить текущее время в числовом виде и интерактивно.

Щелчок на ползунке времени перемещает индикатор текущего времени (Curren t Time Indicator) на указанный кадр, который становится при этом текущим. Щелчки и перетаскивание левой кнопкой мыши ползунка времени позволяют интерактивно пере­ меститься на нужный кадр (jog) или вручную управлять воспроизведением (scrub) ани­ мации. При этом качество воспроизведения зависит от сложности сцены. Наличие на сцене большого количества многоугольников, деформаторов, текстур высокого разреше­ ния (high-resolution texture) или источников света уменьшает плавность воспроизведе­ ния, но именно возможность перехода на нужный кадр сцены лучше всего позволяет оценить перемещения объекта.

Чтобы переместить индикатор текущего времени на другой кадр, не обновляя при этом сцену в области просмотра и не изменяя значения атрибутов в панели каналов, щелкните и перетащите средней кнопкой мыши ползунок времени. Это мощный способ копирования ключевых кадров. Помните, что установка ключевого кадра эквивалентна записи изменений атрибутов во времени, но если атрибуты не изменялись, то при уста­ новке следующего ключевого кадра предыдущий ключевой кадр фактически копируется. Эта особенность будет широко использоваться при создании анимации в этой главе.

После щелчка правой кнопкой мыши на ползунке времени отобразится всплывающее меню редактирования ключевых кадров (Edi t Key) , предлагающее стандартный набор операций редактирования ключевых кадров (обсуждаемый далее в этой главе). Кроме того, оно обеспечивает доступ к следующим вложенным меню.

Вложенное меню Display Ke y Tick s (Показать отметки ключевых кадров) позволяет отображать отметки ключевых кадров для текущего объекта или выделенных в пане­ ли каналов атрибутов или полностью отключать их отображение.

Вложенное меню Playbac k Loopin g (Циклическое воспроизведение) позволяет за­ ставить Майя воспроизводить анимацию однократно, повторять непрерывно или, как маятник, воспроизводить сначала вперед, а потом назад между начальным и конеч­ ным моментом времени.

С помощью вложенного меню Set rang e То (Установить диапазон равным) можно разнообразными способами управлять диапазоном воспроизведения. В нем имеется

Так теперь называется временная шкала. - Примеч. ред.

одна полезная установка - Soun d Lengt h (Длительность звукового сопровождения), которую можно также использовать для определения длительности звукового файла, который был импортирован на сцену.

Вложенное меню Soun d (Звук) позволяет отображать, скрывать или переименовы­ вать любые импортированные звуковые файлы.

Функция Playblast реализует предварительный просмотр получившейся анимации в виде мультипликационных клипов реального времени. Такой предварительный про­ смотр широко используется в главе 9, "Анимация персонажа".

Непосредственно под ползунком времени находится ползунок диапазона, также со­ держащий поля для изменения времени начала и конца анимации и воспроизведения. Ползунок диапазона позволяет интерактивно изменять диапазон кадров, отображаемых ползунком времени. Чтобы уменьшить или увеличить размер ползунка и соответственно изменить диапазон отображаемых кадров, щелкните и протащите указатель мыши за прямоугольник возле числа на любом из концов ползунка диапазона. Проделав то же са­ мое непосредственно с самим ползунком, можно переместить целый диапазон кадров, отображаемых в ползунке времени. Пара внутренних полей по обе стороны от ползунка диапазона устанавливают кадры начала и конца воспроизведения, а пара внешних по­ лей - кадры начала и конца анимации.

Концепция рабочего процесса анимации

Подходя к любой задаче анимации, разумно иметь план создания действий объекта. Громадная ошибка новичков заключается в том, что они приступают к анимации, пер­ вым делом начиная устанавливать ключевые кадры где попало. Рекомендуется придер­ живаться следующей методологии, поскольку она подходит почти для всех анимаций, от простых до сложных.

Начинайте с установки предпочтений для удобства создания конкретной анимации.

Анимации для Web, телевидения и кино имеют разные параметры; и для каждого типа получаемой анимации нужны разные настройки рабочего пространства и вре­ менных параметров. Чтобы упростить создание конкретной анимации, в самом начале процесса измените эти параметры в окне, которое открывается после щелчка на кнопке Animation Preferences (Предпочтения анимации). Если необходимо получить резуль­ тат для нескольких типов вывода, то установите предпочтения для вывода самого вы­ сокого качества, чтобы сначала получить результат для него (например, у вывода для телевидения качество выше, чем для Web, поэтому ориентировать свои предпочтения при анимации для обеих мультимедийных систем следует по телевидению).

Создавайте ключевые кадры в области просмотра и грубо регулируйте время, ис­ пользуя ползунок времени. В следующем упражнении ключевой кадр будет установ­ лен для одного конкретного атрибута примера оснастки мяча. В большинстве случа­ ев ключевой кадр устанавливается для всех атрибутов, управляющих анимацией персонажа, в крайних позициях его движения.

И наконец, уточните и откорректируйте движения с помощью редактора анимаци­ онных кривых (Grap h Editor). В следующем упражнении, используя тангенциальные манипуляторы (tangent handle) и изменяя их типы, перенастроим интерполяцию значений атрибутов на промежуточных кадрах, расположенных между ключевыми.

Теперь давайте на практике ознакомимся с элементами управления анимацией Майя и применим обсуждавшийся ранее рабочий процесс к классическому упражнению "отскакивающий мяч".

Анимация представляет собой процесс создания движущихся изображений из серии статичных изображений. В кинопроизводстве это можно использовать при создании кадра или серии кадров, которые невозможно заснять на камеру.

Существует множество используемых техник создания анимации, включая рисование, фотографии ("пиксилизация" - используются живые актеры как покадровые объекты), 3D (модели или куклы), 2D и 3D компьютерная анимация.

Анимация создается непосредственно на пленке, или как видеофайл, или как последовательность стоп-кадров. Стоп-кадры, или статические изображения, созданные с высоким разрешением и в несжатом виде, будут более предпочтительными, т.к. они дают гибкость и высокое качество. В нелинейном монтаже стоп-кадры могут быть импортированы группой, и редактироваться на пленке, с возможностью корректировки отдельных кадров.

В современном кинопроизводстве наиболее часто используется 3D компьютерная анимация, т.к. она позволяет максимально приблизиться к изображению на других кадрах, что дает огромную гибкость.

Анимация по своей природе является медленным процессом, требующим высокой квалификации, но инструментов для реализации достаточно. Например, есть недорогие или бесплатные триальные версии множества пакетов программного обеспечения для анимации, что предполагает в ближайшем будущем большой рост числа специалистов.

Часто компании приглашают даже студентов для работы над своими проектами.

Виды анимации

  • Графическая (рисованная) анимация - классический вид анимации, где объекты рисуются вручную (сегодня часто рисунки переносят на компьютер).
  • Объемная (материальная) анимация - объекты с отдельными элементами материального мира (куклы, пластилин, иголки, др.).
  • Компьютерная анимация - вид анимации, в котором объекты создаются с помощью компьютера. Разделяют 3D и 2D (включая также flash-анимацию)

Технологии

По методу анимирования

  • Покадровая анимация - технология, по которой каждый кадр рисуется отдельно. Наиболее сложная и продолжительная, требует высокого мастерства, опыта и интуиции. При этом она позволяет реализовать любые изменения объекта и осуществить сложнейшие задумки.
  • Технология ключевых кадров - основана на том, что создаются не все, а только "ключевые кадры", а промежуточные кадры между ними рисуются автоматически. К этому типу относится и компьютерная тип анимации, когда главный аниматор занимается ключевыми кадрами, а помощники - промежуточными.
  • Технология захвата движений (motion picture) - относительно молодая технология, где объекты двигаются или меняют форму вследствие аналогичных действий реальных живых или неживых объектов, к которым прикреплены датчики, передающие данные о пространственном перемещении на компьютер. Эта технология позволяет получить наиболее сложные реалистичные движения.

По типу изменяющихся параметров

  • Технологии движения - позволяют передать движение объекта либо его части.
  • Технологии формы "Морфинг" - технологии изменения формы. Часто используются для перехода из одного объекта в другой. Обычно реализовывается с помощью технологии "ключевых кадров".
  • Цветовая анимация - технология трансформации закраски объекта.

Анимация (лат. Animare - оживить) - вид искусства, произведения которого создаются путём покадровой съёмки отдельных рисунков или сцен. Помимо термина «анимация» широко употребляется также и термин «мультипликация» (лат. multiplicatio - умножение, размножение).

Кадры - это рисованные или сфотографированные изображения последовательных фаз движения объектов или их частей. При просмотре последовательности кадров возникает иллюзия оживления изображенных на них статичных персонажей. Для создания эффекта плавного изменения их положения и формы, исходя из особенностей человеческого восприятия, частота смены кадров должна быть не менее 12-16 кадров в секунду. В кино используется частота 24, в телевидении 25 или 30 кадров в секунду.

Принцип анимации был найден задолго до изобретения кинематографа. Еще в начале 19 века бельгийский физик Жозеф Плато и другие учёные и изобретатели использовали для воспроизведения на экране движущихся изображений вращающийся диск или ленту с рисунками, систему зеркал и источник света - фонарь.

Принцип анимации был найден задолго до изобретения кинематографа. Еще в начале 19 века бельгийский физик Жозеф Плато и другие учёные и изобретатели использовали для воспроизведения на экране движущихся изображений вращающийся диск или ленту с рисунками, систему зеркал и источник света - фонарь.

Рисованная анимация возникла в конце XIX века. В 1900-1907 гг. американец Джэймс Стюарт Блэктон снял анимационные фильмы «Волшебные рисунки», «Комические выражения смешного лица», «Отель с привидениями». В России первые мультфильмы были созданы в 1911-1913 годах. В Белоруссии первый мультфильм «Октябрь и буржуазный мир» снят в 1927 году.

Прорисовка всех фаз движения (кадров) в первых мультфильмах требовала огромных трудозатрат. Так, для мультфильма продолжительностью 5 минут при частоте 24 кадра в секунду необходимо 7200 рисунков. При этом многие кадры содержат повторяющиеся фрагменты, которые приходилось многократно перерисовывать практически без изменений. Поэтому с 20-х годов XX века стали применять упрощенную технологию анимации: на статичный, неизменный рисунок накладывать прозрачные целлулоидные пленки с изменяющимися подвижными элементами. Это был первый шаг в механизации труда художника-аниматора, который получил развитие в компьютерных технологиях.

В компьютерной анимации рисуются лишь некоторые опорные кадры (их называют ключевыми), а промежуточные синтезируются (рассчитываются) компьютерными программами. Независимая анимация отдельных элементов изображения обеспечивается созданием графических объектов для каждого персонажа и размещением их на разных слоях (подобно прозрачным пленкам в классической анимации).

Основные виды компьютерной анимации: покадровая анимация, анимация движения объектов и анимация формы. Покадровая анимация (мультипликация) состоит в прорисовке всех фаз движения. Все кадры при этом являются ключевыми. Автоматическая анимация движения или формы заключается в рисовании ключевых кадров, соответствующих основным фазам или этапам движения, и последующем автозаполнении промежуточных кадров. В основе любой анимации лежит фиксация фаз движения объектов -определение в каждый момент времени их положения, формы, размеров и иных свойств, например цвета

Методы создания анимации постоянно развиваются, а разработчики игр и киностудии постоянно ищут талантливых и творческих личностей, которые смогут применить эти методы.

Вот основные виды анимации, с помощью которых могут создаваться цифровые персонажи для телевизионных шоу, коммерческих приложений, логотипов компаний, кино, видео или игр.

  • Традиционная анимация.
  • 2D векторная анимация.
  • 3D компьютерная анимация.
  • Графика движения.
  • Стоп моушен.

Традиционная анимация

Вы когда-нибудь видели изображения, которые появляются, как быстро сменяющиеся кадры, нарисованные на прозрачных листах бумаги цветными маркерами? Этот вид компьютерной анимации называется традиционным. Он используется для предварительных набросков персонажей.

Этот процесс может быть довольно дорогостоящим и продолжительным, так как аниматорам приходится создавать набор различных кадров, исходя из частоты 24 кадра в секунду. Данный метод используется в основном на ПК, а также планшетах с применением специальных компьютерных программ, позволяющих создавать анимацию в стиле старых диснеевских мультфильмов.

2D векторная анимация

Наиболее часто используемый стиль анимации. Ее кадры создаются на относительно плоской поверхности. Кроме этого векторная анимация переняла кое-какие методы традиционной анимации. На самом деле, это та же традиционная анимация, за исключением того, что к кадрам применяется обработка, известная под названием прорисовка и закрашивание.

Во время этого процесса аниматоры размещают тонкие прозрачные листы целлулоида на бумаге, на которой нарисованы анимационные персонажи, после чего перерисовывают их на пленку. В конце кадры с разными персонажами накладываются друг на друга, и из-за высокой прозрачности пленки это позволяет создать композицию из различных элементов и персонажей.

3D компьютерная анимация

3D анимация полностью отличается от других видов анимации в компьютерной графике. Хотя они используют одинаковые принципы композиции и движения, технические методы, применяемые для решения разнообразных задач, существенно разнятся. В 3D анимации аниматору не нужно быть художником-графиком. Это больше похоже на игру с куклами, чем на рисунок.

Это также называется генерируемые компьютером изображения (CGI ). Они возникают, когда компьютерные аниматоры создают поток изображений, которые сводится воедино, чтобы сформировать анимацию. Объединение динамических и статических изображений выполняется с использованием компьютерной графики. Персонажи, созданные в 3D, в цифровом формате отображаются на экране, а затем объединяются с каркасом, что позволяет анимировать каждую модель по-разному.

Анимация формируется путем создания моделей в отдельных ключевых кадрах, после чего компьютер выполняет их «размножение «, интерпретируя анимацию с помощью добавления промежуточных кадров между ключевыми.

Кроме этого много времени уходит на работу с кривыми, представляющими различные части объекта в разные периоды времени. В 3D-анимации должны учитываться все персонажи, даже те которые в определенный момент времени чем-то перекрыты и не видны.

Основное различие между этими видами анимации заключается в том, что в традиционной и 2D анимации художник работает с отдельными кадрами, в то время как в 3D-анимации всегда существует непрерывный поток. Если он останавливается, это воспринимается, как ошибка. Даже когда персонаж остается на месте, всегда существует непрерывный поток кадров, который создает иллюзию реальности.

Графика движения

Вы когда-нибудь задумывались о том, как создаются промо-ролики, анимированные логотипы, вступительные титры фильмов и реклама приложений? Это делается с помощью движущихся графических текстов и элементов, или, как я это называю, графики движения.

Это процесс, в котором используется »размножение » анимируемых кадров для создания плавного движения между кадрами. Программы для «размножения » кадров поддерживают скрипты, которые автоматически изменяют анимацию для создания многочисленных эффектов.

3D-композиции создаются из плоских элементов, перемещающихся друг относительно друга, что создает иллюзию объема. Они также могут сопровождаться звуковыми эффектами или музыкой. Такие объекты часто используются в мультимедийных проектах.

Stop-motion

Стоп моушен вид компьютерной анимации больше похож на традиционную анимацию. Все, что вам нужно сделать, это сфотографировать объект, а при перемещении объекта на относительно небольшое расстояние, вы берете другую фотографию. Данная процедура повторяется неоднократно, и когда изображения воспроизводятся одно за другим, возникает впечатление движения.

Существует много форм стоп моушен анимации, включая Cut-Outs , Claymation and Puppets и другие. Но суть в том, что для создания анимации объекты, которые должны перемещаться, фотографируются последовательно много раз.

Перевод статьи «Types of Animation in Computer Graphics » был подготовлен дружной командой проекта .

Хорошо Плохо