Из чего сделан мультяшный компьютер
Обновлено: 01.07.2024
Анимация – это серия неподвижных рисунков, которые при просмотре в быстрой последовательности создают впечатление движущегося изображения. Слово «анимация» происходит от латинских слов anima, означающих жизнь, и animare, означающих «вдохнуть жизнь». На протяжении всей истории люди использовали различные методы, чтобы создать впечатление движущихся картинок. На наскальных рисунках животные изображались со скрещенными ногами, так что казалось, что они бегут. Свойства анимации можно увидеть в азиатских кукольных представлениях, греческих барельефах, египетских надгробных картинах, средневековых витражах и современных комиксах.
В 1640 году монах-иезуит Альтанасиус Кирхер изобрел "волшебный фонарь", который проецировал на стену увеличенные рисунки. Товарищ-иезуит, Гаспар Шотт, развил эту идею, создав прямую полосу изображений, своего рода раннюю диафильм, которую можно было протянуть через линзу фонаря. Шотт дополнительно модифицировал фонарь, пока он не стал вращающимся диском. Спустя столетие, в 1736 году, голландский ученый Питер Ван Мусшенбрук создал серию рисунков лопастей ветряной мельницы, которые, если проецировать их в быстрой последовательности, создавали иллюзию вращения ветряной мельницы.
Волшебный фонарь стал популярным развлечением. Путешествующие артисты, посещавшие деревни и города Европы, включали его в свои шоу. В Лондоне врач и ученый швейцарского происхождения Питер Марк Роже, наиболее известный как автор Тезауруса английских слов и выражений, был очарован научным феноменом в действии и написал эссе под названием «Постоянство зрения». относительно движущихся объектов», которая получила широкое распространение и легла в основу последующих изобретений. Одним из первых был тауматроп, разработанный в 1820-х годах Джоном Пэрисом, также английским врачом. Тауматроп был просто маленьким диском, на каждой стороне которого было нарисовано разное изображение. На двух краях были завязаны нити, чтобы диск можно было вращать. Когда диск вращался, казалось, что два изображения сливаются. Например, обезьяна с одной стороны сидела внутри клетки с противоположной стороны.
Следующей крупной инновацией стал фенакистоскоп, созданный Жозефом Плато, бельгийским физиком и врачом. Вкладом Плато стал плоский диск с равномерно расположенными прорезями. По краям были нарисованы фигуры, изображающие последовательные движения. Палка, прикрепленная к задней части, позволяла держать диск на уровне глаз перед зеркалом. Затем зритель вращал диск и наблюдал, как отражение фигур проходит через прорези, снова создавая иллюзию движения.
В Австрии Саймон Риттер фон Штампфер обдумывал ту же идею и назвал свое изобретение стробоскопом. Затем последовал ряд других прицелов, кульминацией которых стал зоотроп, созданный Уильямом Гомером. Зоотроп представлял собой цилиндр в форме барабана, открытый сверху с прорезями, расположенными через равные промежутки. Внутрь барабана можно было вставить бумажную полоску с серией рисунков, чтобы при ее вращении изображения двигались.
В 1845 году барон Франц фон Ухатиус изобрел первый кинопроектор. Изображения, нарисованные на стекле, проходили перед проецируемым светом. Сорок три года спустя Джордж Истман представил целлулоидную пленку, полоску ацетата целлюлозы, покрытую светочувствительной эмульсией, которая сохраняла и проецировала изображения лучше, чем те, которые были нарисованы на стекле. Первый анимационный мультфильм Юмористические фазы смешных лиц Дж. Стюарта Блэктона из New York Evening World был показан в Соединенных Штатах в 1906 году. Два года спустя французский аниматор Эмиль Коль последовал его примеру с Phantasmagorie. Уинзор Маккей представил Динозавра Герти в 1911 году. Среди других мультипликаторов, которые представили своих персонажей на экране, были Джордж Макманус (Мэгги и Джиггс) и Макс. Флейшер (Бетти Буп и Попай). К 1923 году Уолт Дисней, самый известный в мире аниматор, начал превращать детские сказки в мультфильмы. Микки Маус был представлен в Пароходе Вилли в 1928 году. Первый анимационный полнометражный фильм Диснея Белоснежка и семь гномов дебютировал в 1937 году.
Желтая подводная лодка — анимационный фильм 1968 года с участием группы "Битлз". В нем показан процесс пикселизации, при котором живые люди фотографируются в покадровой съемке, чтобы создать иллюзию невозможных для человека движений. В фильме Властелин колец, снятом в 1978 году Ральфом Бакши с использованием ротоскопирования, впервые было снято живое действие. Затем каждый кадр был прорисован и раскрашен, чтобы создать серию анимационных кадров. К концу двадцатого века многие представители отрасли экспериментировали с компьютерными технологиями для создания анимации. В 1995 году Джон Ласситер снял Историю игрушек, первый художественный фильм, полностью созданный с помощью компьютерной анимации.
Сырье
Хотя самым важным исходным материалом для создания анимации является воображение аниматора, для воплощения этого воображения в жизнь необходим ряд материалов. Иногда эти предметы покупаются; иногда их создает аниматор.
Аниматор работает за анимационным стендом — конструкцией, которая держит плинтус, к которому рисунки прикреплены с помощью регистрационных штифтов. Подставка для анимации также поддерживает камеру, источники света, рабочую поверхность и валик (прозрачный лист стекла или плексигласа, на котором удерживают рисунки).
Рисунки выполняются на целлофане, бумаге для рисования или на пленке. Большая часть профессиональной анимации рисуется на cels, прозрачных ацетатных листах толщиной пять миллиметров. Каждый чел имеет размеры примерно 10 на 12 дюймов (25,4 см на 30,5 см). Отверстия пробиты вдоль верхнего края целл, бумаги или пленки, соответствующие штифтам регистра на анимационном стенде и плинтусе. Штифты делают поверхность для рисования жесткой.
Непрозрачные чернила и краски, а также прозрачные красители являются наиболее распространенными средствами для рисования истории. Также можно использовать фломастеры, мелки и карандаши для офсетной печати.
Профессиональная анимация снимается на 35-мм камеры. Однако можно использовать модели Super 8 или 16 мм. Используются различные объективы, в том числе стандартные, зум-объективы, телеобъективы, широкоугольные объективы и объективы типа «рыбий глаз».
Производственный
процесс
Создание короткометражного или полнометражного анимационного фильма — долгий и утомительный процесс. Чрезвычайно трудоемкий, средний короткометражный мультфильм состоит примерно из 45 000 отдельных кадров. Чтобы персонаж сказал "Привет, Саймон", может потребоваться 12 рисунков, изображающих каждое движение губ персонажа.
История написана
- 1 Иногда аниматор также является сценаристом. Аниматор делает раскадровку, серию однопанельных набросков, закрепленных на доске. Под каждым наброском написаны диалоги и/или краткое описание действий. Эскизы могут несколько раз переделываться в результате обсуждения между сценаристом, аниматором и режиссером.
Записываются диалоги, музыка и звуковые эффекты
- 2 актера записывают голоса каждого персонажа. Записывается фоновая музыка и звуковые эффекты, такие как хлопанье дверей, шаги и звуки погоды. Эти записи обычно сохраняются на магнитной ленте. Музыка рассчитана на удары и акценты; эта информация записывается на полосе тактов, чтобы анимацию можно было подогнать под музыку. Поскольку Уолт Дисней был одним из первых аниматоров, которые подогнали действие под музыку, этот процесс называется
Измерения диалога заносятся в лист экспозиции
- 3 Техник, известный как считыватель дорожек, измеряет каждую гласную и согласную в диалоге. Слова записываются на листы экспонирования (также называемые x-листами или листами допинга), каждый из которых представляет собой отдельный кадр пленки. Это позволяет аниматорам синхронизировать каждое движение губ персонажа с диалогом. Отснятый материал, время, необходимое между строками диалога, чтобы действие произошло, также указано на листе экспозиции. Слаги или фрагменты фильма без звука вставляются там, где происходит действие.
Создаются листы модели персонажей
- 4 Для каждого персонажа создается модель, чтобы их внешний вид оставался единым на протяжении всего фильма. Модели могут представлять собой подробные описания или зарисовки персонажей в различных позах с различной мимикой.
Художники создают макет или декорации
- 5 Художник по макету создает линейные рисунки, которые аниматоры используют в качестве руководства к действию, а художники фона используют их для рисования фона.
Действия персонажей набросаны
6 Используя листы модели, главный аниматор делает набросок основного или «экстремального» действия. Например, если персонаж бежит, главный аниматор нарисует ногу, отрывающуюся от пола, ногу в воздухе и ногу, возвращающуюся на пол. Или, если история требует, чтобы персонаж моргал, главный аниматор нарисует глаза во время движения. Затем ассистенты анимации заполняют детали.
Рисование выполняется на прозрачной доске для рисования, которая освещается снизу. После того, как один рисунок завершен, второй лист
Чертежи очищаются и проверяются на точность
- 7 Художники сверяют персонажей с макетами. Рисунки улучшаются, но не изменяются. Сцены проверяются, чтобы убедиться, что все действия, требуемые на листе экспонирования, включены.Все фигуры проверяются на соответствие фону.
Проводится видеотест
- 8 Скетчи снимают на компьютерную видеопленку, чтобы проверить плавность движений и правильную мимику. Корректировки вносятся до тех пор, пока не будет достигнут желаемый эффект.
Художники создают фон
- 9 Художники создают цветные фоновые рисунки, в том числе пейзажи, пейзажи, здания и интерьеры, используя карандашные макеты. Цвет заполняется компьютером. Пока компьютер сканирует макет, художники выбирают цвета из шаблона.
Эскизы обводятся тушью и раскрашиваются
10 Если анимационные рисунки были выполнены на бумаге, теперь они переносятся в целлы с помощью ксерографии — процесса, аналогичного фотокопированию. В некоторых студиях чернила до сих пор наносят вручную, нанося карандашные наброски на целлы.
Цвета наносятся на обратную сторону кадра, обычно с помощью компьютера, таким же образом, как и фоновые цвета. Все окрашенные и окрашенные материалы несколько раз проверяются на точность.
Действие снято
- 11 Человечки и фоны фотографируются в соответствии с инструкциями на экспозиционных листах. На съемку одной сцены действия может уйти несколько часов. Человечки укладываются поверх фонов и фотографируются многоплоскостной камерой, подвешенной высоко вверху. Когда в кадре появляется более одного символа, количество ячеек, расположенных поверх фона, увеличивается. Каждый уровень освещен и расположен в шахматном порядке, создавая иллюзию трехмерного действия. Пленка отправляется в фотолабораторию, где изготавливаются оттиск и негатив.
Звук дублируется
- 12 Диалоги, музыка и звуковые эффекты перезаписываются с 10 или более отдельных дорожек на одну сбалансированную дорожку. Другой набор из двух дорожек, одна с диалогами, а другая с музыкой и звуковыми эффектами, часто делается для облегчения перевода, когда фильм отправляется на зарубежные рынки.
Дорожка дубляжа и печать объединены
- 13 Финальная дорожка дубляжа объединяется с отпечатком, чтобы получить бракованный оттиск. Если анимационный фильм предназначен для просмотра по телевидению, негатив и треки часто отправляются в отдел видеомонтажа для записи на видеопленку.
Будущее
В последнее десятилетие двадцатого века компьютерная анимация начала делать большие успехи. Хотя пуристы порицают такое развитие событий, маловероятно, что компьютерная анимация исчезнет. Остается выяснить, выживет ли традиционная целевая анимация.
Аниме, мультипликационная форма из Японии, также меняет характер анимации. Сюжетные линии и персонажи более детализированы и реалистичны. Различные ракурсы камеры позволяют зрителю глубже погрузиться в действие.
Где узнать больше
Книги
Коули, Джон и Джим Коркис. Как создать анимацию. Pioneer Books, 1990.
Локк, Лаф. Методы киноанимации. Betterway Publications, 1992.
Периодические издания
Хармон, Эми. «Сделать лицо». Лос-Анджелес Таймс, 25 марта 1996 г., с. Д-л.
Анимация была одним из самых популярных жанров кино с первых дней существования кинематографа. Когда-то эти анимации основывались на нарисованных вручную ячейках для каждого кадра фильма. В наши дни в анимации в значительной степени доминирует компьютерная графика или изображения, созданные компьютером. В то время как некоторая компьютерная анимация также создается кадр за кадром вручную (или с помощью мыши), подавляющее большинство делается с использованием трехмерных моделей, которые создаются в виде серии кадров и визуализируются. Процесс анимации состоит из нескольких ключевых частей.
Раскадровка
Процесс создания анимации начинается с раскадровки на бумаге нужных вам сцен на основе сценария. По сути, раскадровка включает в себя создание страниц комиксов, освещающих действие в различных сценах. Это обеспечивает визуальную ссылку для других частей процесса.
Моделирование
При моделировании трехмерные фигуры, структуры, реквизит и фоновые сцены создаются в программе моделирования. Эти модели представляют собой полигональные сетки, основанные на математике. Каждый имеет форму, напоминающую фигуру или предмет, который необходим. Важной частью моделирования является создание мешей, содержащих ровно столько полигонов, сколько вам нужно, чтобы меш выполнял свою работу в сцене. Для простого объекта, такого как книга, вам может сойти с рук всего несколько. Но со сложной фигурой, такой как человек, которому нужно позировать, у вас могут быть десятки тысяч полигонов.
УФ-отображение и текстурирование
После создания сеток 3D-моделей их необходимо нанести на UV-карты и затекстурировать. Сначала моделист определяет в модели швы, по которым ее можно разделить. Однако модель не разделена буквально.Вместо этого швы определяют, где должна быть размещена карта текстуры, размещенная на модели. Затем сама карта текстуры создается путем рисования на двухмерной карте на основе UVmap или путем рисования непосредственно на модели. Эта карта текстуры служит цветной «кожей» модели. Без этого скина модель выглядела бы безжизненной массой.
Такелаж
Если модель должна быть позируемой (например, человек, собака или складной стол), ее необходимо оснастить. В процессе оснастки части тела модели определяются как «группы», при этом все полигоны в области назначаются группе, такой как «larm» или «rthigh».
Анимация
Когда все элементы анимированной сцены готовы, они загружаются в любую используемую программу анимации. Каждый помещается в сцену, добавляется освещение, а затем инструменты позирования используются для позиционирования фигур в серии кадров на временной шкале (на основе раскадровки). Наконец, эти кадры обрабатываются как анимация.
Компьютерная анимация — это искусство создания движущихся изображений с помощью компьютеров. Это подполе компьютерной графики и анимации. Он все чаще создается с помощью трехмерной компьютерной графики, хотя двухмерная компьютерная графика по-прежнему широко используется для изображений с низкой пропускной способностью с более быстрой визуализацией в реальном времени. Целью анимации может быть сам компьютер или какой-либо другой носитель, например пленка. Его также называют CGI (для компьютерных изображений или компьютерных изображений), особенно при использовании для фильмов.
Сегодня компьютерную анимацию можно увидеть в самых разных средствах массовой информации, от коротких телевизионных рекламных роликов до крупных кинофильмов. Покадровая съемка для спецэффектов в настоящее время в основном выполняется с помощью компьютерной анимации. Последние достижения позволяют создавать более реалистичные анимации.
Содержание
С помощью компьютерной анимации можно создавать вещи, существование которых казалось бы невозможным, например, динозавров из Парка Юрского периода или различных персонажей из серии фильмов Звездные войны. . Современные компьютерные игры также широко используют анимацию. Приложения, не относящиеся к сфере развлечений, включают программы САПР (автоматизированное рисование или автоматизированное проектирование), с помощью которых инженеры могут создавать трехмерные чертежи структур или объектов. Программы САПР также можно использовать для проверки проектов на предмет осуществимости и недостатков путем создания проекта на компьютере и его эксплуатации. Некоторую компьютерную анимацию можно использовать в образовательных целях, поскольку она позволяет визуализировать вещи, которые в противном случае было бы невозможно увидеть. Будущие разработки в области компьютерной анимации могут позволить нам создавать трехмерные голограммы для взаимодействия с компьютером.
Обзор
Чтобы создать иллюзию движения, изображение отображается на экране компьютера, а затем быстро заменяется новым изображением, представляющим собой слегка сдвинутую версию предыдущего. Этот метод идентичен способу создания иллюзии движения на телевидении и в кино.
Простой пример
Рассмотрите пример козла, движущегося по экрану справа налево. Экран затемняется до фонового цвета, например черного. Затем справа на экране рисуется коза. Затем экран гаснет, но коза перерисовывается или дублируется немного левее своего исходного положения. Этот процесс повторяется, каждый раз перемещая козла немного влево. Если этот процесс повторяется достаточно быстро, то будет казаться, что коза плавно движется влево. Эта базовая процедура используется для всех движущихся изображений в кино и на телевидении.
Движущаяся коза — пример перемещения объекта. Более сложные преобразования свойств объектов, таких как размер, форма, световые эффекты и цвет, часто требуют вычислений и компьютерной визуализации [1] вместо простого перерисовки или дублирования.
Пояснение
Чтобы заставить глаз и мозг думать, что они видят плавно движущийся объект, изображения должны быть нарисованы со скоростью около 12 кадров в секунду или быстрее (кадр — это одно полное изображение). При частоте выше 70 кадров/с улучшения реализма или плавности не заметно из-за того, как глаз и мозг обрабатывают изображения. При скорости ниже 12 кадров/с большинство людей могут обнаружить рывки, связанные с прорисовкой новых изображений, что снижает иллюзию реалистичности движения. Обычная мультипликационная анимация, нарисованная от руки, часто использует 15 кадров в секунду, чтобы сэкономить на количестве необходимых рисунков, но это обычно допускается из-за стилизованного характера мультфильмов. Поскольку компьютерная анимация создает более реалистичные изображения, для усиления этого реализма требуется более высокая частота кадров.
Причина, по которой на более высоких скоростях не наблюдается рывков, связана с "постоянством зрения". Время от времени глаз и мозг, работая вместе, фактически сохраняют все, на что вы смотрите, в течение доли секунды и автоматически «сглаживают» незначительные скачки.Кинофильм, просматриваемый в кинотеатре, воспроизводится со скоростью 24 кадра в секунду, что достаточно для создания иллюзии непрерывного движения. Людей обманом заставляют видеть движение без остановки, потому что кадры снимаются с такой высокой скоростью.
Компьютерная анимация, по сути, является цифровым преемником искусства покадровой анимации 3D-моделей и покадровой анимации 2D-иллюстраций. Для 3D-анимации объекты (модели) создаются (моделируются) на мониторе компьютера, а 3D-фигуры оснащаются виртуальным скелетом. Для 2D-анимации фигур используются отдельные объекты (иллюстрации) и отдельные прозрачные слои с виртуальным скелетом или без него. Затем аниматор перемещает конечности, глаза, рот, одежду и т. д. по ключевым кадрам. Различия во внешнем виде между ключевыми кадрами автоматически вычисляются компьютером с использованием процесса, известного как анимация или трансформация. Наконец, анимация визуализируется.
Для 3D-анимации все кадры должны быть визуализированы после завершения моделирования. Для 2D-векторных анимаций процесс рендеринга является процессом иллюстрации ключевого кадра, а анимированные кадры визуализируются по мере необходимости. Для предварительно записанных презентаций визуализированные кадры переносятся в другой формат или на другой носитель, например на пленку или цифровое видео. Кадры также могут воспроизводиться в реальном времени по мере того, как они представляются аудитории конечного пользователя. Анимации с низкой пропускной способностью, передаваемые через Интернет (например, 2D Flash, X3D), часто зависят от программного обеспечения на компьютере конечного пользователя для визуализации анимации в реальном времени в качестве альтернативы потоковой или предварительно загруженной анимации с высокой пропускной способностью.< /p>
Профессиональные и любительские постановки
Короткометражные фильмы с компьютерной графикой производятся как независимые анимации с 1970-х годов, но популярность компьютерной анимации (особенно в области спецэффектов) резко возросла в современную эпоху анимации в США. Самым первым полностью созданным на компьютере анимационным фильмом была История игрушек.
Популярность таких сайтов, как YouTube, на котором участники могут загружать свои собственные фильмы для просмотра другими, привела к росту числа тех, кого считают компьютерными аниматорами-любителями. Благодаря множеству доступных бесплатных утилит и таких программ, как Windows Movie Maker, каждый, у кого есть инструменты, может просматривать свои анимации тысячами.
Создание персонажей и объектов с помощью «Аваров»
Компьютерная анимация сочетает в себе векторную графику с запрограммированным движением. Отправной точкой часто является фигурка, в которой положение каждого элемента (конечности, рта и т. д.) определяется переменными анимации (или аварами).
Например, персонаж "Вуди" в История игрушек использует 700 аварцев, из них 100 аварцев только на лице. Последовательные наборы аваров контролируют все движения персонажа от кадра к кадру. Как только модель стержня движется в нужном направлении, авары включаются в полноценную каркасную модель или модель, построенную из полигонов. Наконец, добавляются поверхности, требующие длительного процесса рендеринга для создания финальной сцены.
Существует несколько способов создания значений Avar для получения реалистичного движения. При отслеживании движения используются огни или маркеры на реальном человеке, разыгрывающем роль, отслеживаемую видеокамерой. Или авары могут быть установлены вручную с помощью джойстика или другого элемента управления формой ввода. История игрушек не использует отслеживание движения, вероятно, потому, что только ручное управление опытным аниматором может привести к эффектам, которые не так просто воспроизвести реальным человеком.
Оборудование для разработки компьютерной анимации
Профессиональные аниматоры фильмов, телепередач и видеороликов по компьютерным играм делают фотореалистичную анимацию с высокой детализацией. (Для создания анимации такого уровня качества на домашнем компьютере потребуются десятки и сотни лет.) Они используют много мощных рабочих станций. Графические рабочие станции используют от двух до четырех процессоров, поэтому они намного мощнее домашнего компьютера и специализируются на рендеринге. Большое количество рабочих станций (известных как ферма рендеринга) объединены в сеть, чтобы эффективно действовать как гигантский компьютер. В результате получается компьютерный анимационный фильм, который можно завершить примерно за один-пять лет (однако этот процесс состоит не только из рендеринга). Рабочая станция обычно стоит от 2000 до 16 000 долларов США, при этом более дорогие станции могут выполнять рендеринг намного быстрее благодаря более технологически совершенному оборудованию, которое они содержат.
Renderman от Pixar – это программное обеспечение для рендеринга, которое широко используется в качестве стандарта в киноанимации и конкурирует с Mental Ray. Его можно купить на официальном сайте Pixar по цене от 5000 до 8000 долларов. Он будет работать на Linux, Mac OS X и графических рабочих станциях на базе Microsoft Windows, а также с программой анимации, такой как Maya и Softimage XSI. Профессионалы также используют цифровые кинокамеры, захват движения или перформанс, синие экраны, программное обеспечение для редактирования фильмов, реквизит и другие инструменты для анимации фильмов.
Аппаратная технология отображения анимации
Когда изображение отображается на экране, оно обычно отображается в нечто, называемое задним буфером. Там компьютер может нарисовать изображение, внеся в него необходимые изменения до того, как это будет сделано. Пока компьютер выполняет рендеринг, на экране отображается содержимое так называемого основного или активного буфера.
Когда изображение завершено, компьютер сообщает экрану, что нужно рисовать из заднего буфера. Это можно сделать одним из двух способов: (а) содержимое заднего буфера может быть скопировано в первичный буфер (или активный буфер — буфер, отображаемый в данный момент), или (б) компьютер может переключиться с того места, где он рисует. from и сделайте задний буфер новым основным буфером, а основной буфер станет задним буфером. Этот процесс, придуманный Джоном Макартуром, обычно называют двойной буферизацией или (неофициально) «переключением», потому что компьютер переключает использование основного и заднего буферов.
Это переключение должно выполняться, когда оно незаметно для пользователя. Следовательно, это должно происходить во время так называемой «вертикальной синхронизации» или вертикального обратного хода. V-синхронизация в электронно-лучевых трубках происходит, когда электронные пушки достигают нижнего правого края экрана и должны переместить луч в верхний левый угол экрана. Это происходит очень быстро, и изображение, которое только что спроецировали пушки, остается на экране, пока они возвращаются в исходное положение. Пока орудия перемещаются, у компьютера достаточно времени, чтобы перевернуть буферы, и новое изображение отобразится на экране при следующем проходе орудий. Новое изображение будет отображаться до тех пор, пока буферы не будут перевернуты еще раз.
Когда компьютеру не удается дождаться вертикальной синхронизации, возникает состояние, называемое разрывом спрайта или разрывом изображения. Это крайне нежелательно, и его следует по возможности избегать, чтобы сохранить иллюзию движения.
Будущее
Одним из открытых вызовов компьютерной анимации является фотореалистичная анимация людей. В настоящее время в большинстве компьютерных анимационных фильмов показаны персонажи-животные (В поисках Немо), фантастические персонажи (Шрек, Корпорация монстров) или мультяшные персонажи. люди (Суперсемейка). Фильм Final Fantasy: The Spirits Within часто упоминается как первый компьютерный фильм, в котором была сделана попытка показать реалистично выглядящих людей. Однако из-за огромной сложности человеческого тела, человеческого движения и биомеханики человека реалистичное моделирование людей остается в значительной степени открытой проблемой. Это один из «святых Граалей» компьютерной анимации.
В конечном счете, цель состоит в том, чтобы создать программное обеспечение, в котором аниматор может создать последовательность фильмов, показывающую фотореалистичного человеческого персонажа, совершающего физически правдоподобное движение вместе с одеждой, фотореалистичными волосами, сложным естественным фоном и, возможно, взаимодействующим с другими смоделированными человеческими персонажами. . Это должно быть сделано таким образом, чтобы зритель больше не мог сказать, сгенерирован ли конкретный эпизод фильма с помощью компьютера или создан с использованием реальных актеров перед кинокамерами. Достижение такой цели будет означать, что обычные актеры из плоти и костей больше не нужны для создания такого рода фильмов, а компьютерная анимация станет стандартным способом создания любого фильма, а не только анимационного. Однако для озвучивания и захвата движения тела потребуются живые актеры. Полный человеческий реализм вряд ли появится в ближайшее время, но такие концепции, очевидно, несут определенные философские последствия для будущего киноиндустрии.
Кроме того, у нас есть анимационные студии, которые не заинтересованы в фотореалистичных функциях CGI, или, если быть более точным, они хотят иметь несколько альтернатив на выбор и могут предпочесть один стиль другому, в зависимости от фильма. На данный момент кажется, что трехмерную компьютерную анимацию можно разделить на два основных направления: фотореалистичный и нефотореалистичный рендеринг. Саму фотореалистичную компьютерную анимацию можно разделить на две подкатегории: настоящий фотореализм (где захват производительности используется при создании виртуальных человеческих персонажей) и стилизованный фотореализм. Настоящий фотореализм — это то, чего Final Fantasy пыталась достичь, и в будущем, скорее всего, у нас будет возможность дать нам живые фэнтезийные функции, такие как Темный кристалл, без необходимости использования продвинутых кукол и аниматроники, в то время как Antz — пример стилистического фотореализма. (В будущем стилизованный фотореализм сможет заменить традиционную покадровую анимацию, такую как «Труп невесты».) Ни один из них еще не совершенен, но прогресс продолжается.
Нефотореалистичное/мультяшное направление больше похоже на расширение и улучшение традиционной анимации. Это попытка сделать анимацию похожей на трехмерную версию мультфильма, все еще используя и совершенствуя основные принципы анимации, сформулированные Девятью стариками, такие как сжатие и растяжение.В то время как один кадр из фотореалистичной компьютерной анимационной функции будет выглядеть как фотография, если все сделано правильно, отдельный кадр из мультяшной компьютерной анимационной функции будет выглядеть как картина (не путать с затенением cel), что создает еще более простой вид.
Подробные примеры и псевдокод
В 2D-анимации движущиеся объекты часто называют спрайтами. Спрайт — это изображение, с которым связано местоположение. Расположение спрайта немного изменяется между каждым отображаемым кадром, чтобы спрайт выглядел движущимся. Следующий псевдокод заставляет спрайт двигаться слева направо:
Современная (2001 г.) компьютерная анимация использует различные методы для создания анимации. Чаще всего сложная математика используется для управления сложными трехмерными многоугольниками, применения «текстур», освещения и других эффектов к многоугольникам и, наконец, для рендеринга полного изображения. Сложный графический пользовательский интерфейс может использоваться для создания анимации и организации ее хореографии. Другой метод, называемый конструктивной твердотельной геометрией, определяет объекты путем выполнения логических операций над правильными формами и имеет то преимущество, что анимация может быть точно воспроизведена при любом разрешении.
Представьте, что вы выполняете визуализацию простого изображения комнаты с плоскими деревянными стенами и серой пирамидой в центре комнаты. На пирамиду будет светить прожектор. Каждая стена, пол и потолок представляют собой простой многоугольник, в данном случае прямоугольник. Каждый угол прямоугольника определяется тремя значениями, называемыми X, Y и Z. X — это то, насколько далеко слева и справа находится точка. Y — это расстояние вверх и вниз от точки, а Z — расстояние от экрана до точки. Ближайшая к нам стена будет определяться четырьмя точками: (в порядке x, y, z). Ниже показано, как определяется стена.
Дальней стеной будет:
Пирамида состоит из пяти многоугольников: прямоугольного основания и четырех треугольных сторон. Чтобы нарисовать это изображение, компьютер использует математику, чтобы рассчитать, как спроецировать это изображение, определенное трехмерными данными, на двухмерный экран компьютера.
Сначала мы также должны определить, где находится наша точка обзора, то есть с какой точки зрения будет нарисована сцена. Наша точка обзора находится внутри комнаты, немного выше уровня пола, прямо перед пирамидой. Сначала компьютер рассчитает, какие полигоны видны. Ближняя стена вообще не будет отображаться, так как находится за нашей точкой обзора. Дальняя сторона пирамиды также не будет отображаться, так как она скрыта за передней частью пирамиды.
Далее каждая точка проецируется на экран в перспективе. Части стен, «самые дальние» от точки обзора, будут казаться короче, чем более близкие области из-за перспективы. Чтобы стены выглядели как деревянные, на них будет нарисован рисунок дерева, называемый текстурой. Для этого часто используется техника под названием «текстурное наложение». Небольшой рисунок дерева, который можно многократно рисовать в виде соответствующего плиточного узора (например, обоев), растягивается и наносится на окончательную форму стен. Пирамида окрашена в сплошной серый цвет, поэтому ее поверхности можно просто отобразить серыми. Но у нас также есть прожектор. Там, где падает его свет, мы делаем цвета светлее, а там, где объекты блокируют свет, мы затемняем цвета.
Затем мы визуализируем всю сцену на экране компьютера. Если бы числа, описывающие положение пирамиды, изменить и повторить этот процесс, казалось бы, что пирамида движется.
См. также
Примечания
- ↑ Рендеринг — это процесс создания изображения из модели с помощью программ. Модель представляет собой описание трехмерных объектов на строго определенном языке или в структуре данных.
Ссылки
- Керлоу, Исаак Виктор. 2003. Искусство трехмерной компьютерной анимации и эффектов, 3-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 0471430366
- Джамбруно, Марк. 2002. 3D-графика и анимация, 2-е изд. Индианаполис, Индиана: New Riders Press. ISBN 0735712433
- Массон, Терренс. 1999. CG 101: Справочник по индустрии компьютерной графики. Индианаполис, Индиана: New Riders Press. ISBN 073570046X
Внешние ссылки
Все ссылки получены 16 марта 2017 года.
-
Иллюстрированный учебник о том, как сделать собственную компьютерную анимацию. Пакет моделирования с открытым исходным кодом на основе Java с учебными пособиями (ранее известный как Maya). Очень мощный и бесплатный пакет моделирования/рендеринга. Поддерживает различные плагины, которые также помогают анимировать растровые и векторные изображения, фильмы и звук.
Кредиты
История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедию Нового Света:
Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.
Анимировать означает «дать жизнь» [источник: ACMSIGGRAPH]. Работа аниматора заключается в том, чтобы взять статическое изображение или объект и буквально оживить его, придав ему движение и индивидуальность.В компьютерной анимации аниматоры используют программное обеспечение для рисования, моделирования и анимации объектов и персонажей в обширных цифровых ландшафтах. Существует два основных вида компьютерной анимации: компьютерная и созданная компьютером.
Компьютерная анимация обычно двумерная (2-D), как мультфильмы [источник: ACMSIGGRAPH]. Аниматор рисует объекты и персонажей вручную или с помощью компьютера. Затем он размещает свои творения в ключевых кадрах, которые образуют схему наиболее важных движений. Затем компьютер использует математические алгоритмы для заполнения «промежуточных» кадров. Этот процесс называется твинингом. Ключевые кадры и анимация — это традиционные методы анимации, которые можно выполнять вручную, но гораздо быстрее с помощью компьютера.
Компьютерная анимация — это отдельная история. Во-первых, он трехмерный (3-D), а это означает, что объекты и персонажи моделируются на плоскости с осями X, Y и Z. Это невозможно сделать карандашом и бумагой. Ключевые кадры и анимация по-прежнему являются важной функцией компьютерной анимации, но есть и другие методы, не относящиеся к традиционной анимации. Используя математические алгоритмы, аниматоры могут программировать объекты так, чтобы они подчинялись (или нарушали) физические законы, такие как гравитация, масса и сила. Или создайте огромные стада и стаи существ, которые, кажется, действуют независимо, но коллективно. С помощью компьютерной анимации вместо того, чтобы анимировать каждый волосок на голове монстра, мех монстра мягко развевается на ветру и ложится ровно, когда намокает.
Технологии уже давно являются частью набора инструментов аниматора. Аниматоры Disney произвели революцию в отрасли благодаря таким инновациям, как использование звука в короткометражных анимационных фильмах и многоплоскостная подставка для камеры, которая создавала эффект параллакса глубины фона [источник: ACMSIGGRAPH].
Корни компьютерной анимации уходят корнями к пионерам компьютерной графики, которые в начале 1960-х годов работали в крупных научно-исследовательских институтах США, часто с государственным финансированием [источник: Школа компьютерных наук Карнеги-Меллона]. Их самые ранние фильмы представляли собой научные симуляции с такими названиями, как «Поток вязкой жидкости» и «Распространение ударных волн в твердой форме» [источник: Школа компьютерных наук Карнеги-Меллона].
Эд Кэтмелл из Университета штата Юта одним из первых стал использовать компьютерную анимацию как искусство, начав с 3D-рендеринга открытия и закрытия руки. Университет штата Юта был источником первых важных прорывов в трехмерной компьютерной графике, таких как алгоритм скрытой поверхности, который позволяет компьютеру концептуализировать трехмерные объекты, и Чайник Юты, поразительно визуализированный трехмерный чайник, который сигнализировал поворотным моментом в фотореалистичности трехмерной графики [источник: Школа компьютерных наук Карнеги-Меллона].
В 1973 году "Мир Дикого Запада" стал первым фильмом, в котором использовалась компьютерная двухмерная графика. В конце 1970-х и начале 1980-х годов все больше фильмов полагались на компьютерную графику, или компьютерную графику, для создания примитивных эффектов, которые должны были выглядеть компьютерными. «Трон» (1982 г.) идеально подходил для демонстрации цифровых эффектов, поскольку действие фильма происходило внутри компьютера.
"Парк Юрского периода" (1993 г.) стал первым полнометражным фильмом, в котором реалистичные, полностью сгенерированные компьютером персонажи были объединены в живом боевике, а "История игрушек" (1995 года) студии Pixar стала первым полнометражным "мультфильмом". полностью создан с помощью компьютерной 3D-анимации [источник: ACMSIGGRAPH].
Повышение сложности и реалистичности 3D-анимации напрямую связано с экспоненциальным ростом вычислительной мощности компьютеров. Сегодня стандартный настольный компьютер работает в 5000 раз быстрее, чем те, которые использовались пионерами компьютерной графики в 1960-х годах. А стоимость базовой технологии создания компьютерной анимации снизилась с 500 000 долларов США до менее чем 2 000 долларов [источник: PBS].
Теперь давайте рассмотрим основы создания трехмерного компьютерного объекта.
Итак, вы собираетесь построить или купить машину для анимации — отлично! Единственная проблема заключается в том, что анимация включает в себя создание и управление сложными 2D- и 3D-изображениями, что ставит большинство компьютеров под такую нагрузку, что им хочется сдохнуть.
Мы уже говорили о том, что вам нужно для начала работы с анимацией с точки зрения программного обеспечения, а на этой неделе мы сообщим вам, какие системные требования к аппаратному обеспечению вам необходимо выполнить, прежде чем вы купите свой первый компьютер для анимации. .
Что нужно хорошему компьютеру для анимации?
Это самая важная часть вашей машины. Рендеринг вашего готового проекта всегда будет задачей, которая заставляет ваш компьютер потеть больше всего. Во время выполнения этой задачи всю работу будет выполнять ваш процессор.
Вы хотите, чтобы мощный и эффективный процессор справлялся с интенсивным рендерингом за разумное время. Приличный процессор превратит ваш рендеринг из однодневной работы в считанные часы.
В идеале четырехъядерный процессор с частотой не менее 2 ГГц. Тот, который также способен работать с 64-разрядной операционной системой.
Мощный графический процессор жизненно важен, особенно если вы настроены на 3D. Хороший графический процессор позволит вашему компьютеру выполнять моделирование, картографирование и анимацию в трехмерных пространствах плавно и с большей стабильностью.
Обязательно проверьте, какую марку предпочитаете выбранное вами программное обеспечение, часто несовместимость приводит к сбоям и отключению функций.
Используйте выделенные, а не интегрированные устройства (в основном это означает, что у вас будет достаточно мощности). Вы также хотите, чтобы у графического процессора было не менее 2 ГБ ОЗУ.
Больше оперативной памяти в вашей системе позволяет компьютеру хранить информацию о том, над чем вы сейчас работаете. По сути, он позволяет выполнять несколько задач одновременно и повышает производительность процессора, ускоряя рабочий процесс.
Существует множество брендов на выбор, но для надежного и доступного варианта лучше всего подойдет Kingston. Вы действительно хотите минимум 8 ГБ. 16 ГБ вам вполне подойдет.
Здесь вы будете хранить свои проекты и другие файлы. Как и в случае с большинством перечисленных здесь элементов, чем больше, тем лучше.
Необходимо иметь не менее 1 ТБ свободного места. Звучит много, если вы никогда раньше не занимались анимацией, но высококачественные проекты со звуком — довольно громоздкие файлы. Если у вас меньше места для хранения, вы обнаружите, что место заканчивается быстрее, чем вы думаете!
Итак, что мне нужно для выбранного мной программного обеспечения?
Если вы хотите узнать системные требования для выбранного вами инструмента анимации, не ищите дальше. Вот некоторые из стандартных и наиболее широко используемых анимационных программ, а также рекомендуемые характеристики, предоставленные самими разработчиками.
- Microsoft Windows 7 (SP1), 10 Профессиональная
- Apple Mac OS X 10.10.5 и 10.11.x
- Red Hat Enterprise Linux 6.5 и 7.2 WS
- CentOS 6.5 и 7.2 Linux
Полный список системных требований для Autodesk Maya и его различных версий можно найти здесь.
| Аппаратное обеспечение | |
| Процессор (ЦП) | 64-разрядный Intel или четырехъядерный процессор AMD |
| Графика (GPU) | Графика, совместимая с OpenGL 3.2, с 2 ГБ ОЗУ |
| 8 ГБ ОЗУ (рекомендуется 16 ГБ или больше) | |
- Microsoft Windows 7 (64-разрядная), 8.1 (64-разрядная), 10 (64-разрядная)
- Apple Mac OS X 10.10 (64-разрядная), 10.11 (64-разрядная) или 10.12 (64-разрядная)
| Аппаратное обеспечение | |
| Процессор (ЦП) | 64-разрядный четырехъядерный -ядерный процессор — Intel Pentium 4 или Intel Centrino, Intel Xeon или Intel Core Duo (или совместимый) |
| Графика (GPU) | Совместимость с OpenGL 3.2 графика с 2 ГБ ОЗУ |
| Память (RAM) | 2 ГБ ОЗУ (рекомендуется 8 ГБ) |