главная » уроки анимации

уроки анимации

Уроки анимации

Глава 10.

Анимация лица и речь персонажей

Анимация лица - одна из наиболее сложных и требующих внимания задач, с которой вы столкнетесь в качестве художника-аниматора. Зритель прекрасно разбирается в нюансах выражений и эмоций. Мы мгновенно можем определить плохую игру киноактера по его притворной мимике. Так и в анимации: хорошая анимация лица выглядит естественной и не вызывает отторжения, а плохая сразу бросается в глаза, даже если причина необъяснима

Анимация лица требует наблюдательности и глубоких знаний сценического искусства и эмоций. Внимательно наблюдайте за людьми, их лицами и тем, как они выражают свои эмоции. Бесценным для художника-аниматора может быть знание основ классических фильмов, особенно немых кинокартин, герои которых передавали свои чувства только при помощи лица и «языка» тела.

Чтобы создать убедительную анимацию, необходимо иметь хорошие программные инструменты. Вам понадобится пакет, позволяющий создавать сложные формы и воспроизводить их движение, не отвлекаясь на мелочи. К примеру, модель головы, обладающая достаточной подвижностью и легко поддающаяся анимации, поможет сэкономить вам несколько упаковок аспирина.

Методы анимации лица

Для воссоздания мимики лица применялось множество методов. На заре компьютерной анимации некоторые художники вытягивали и перемещали вершины лица в каждом кадре. Пришедшие им на смену художники деформировали лицо с помощью таких инструментов, как кости, кластеры и решетки. Они обладают массой достоинств, но имеют и свои недостатки, прежде всего плохое управление мелкими деталями.

Со временем большинство художников пришло к выводу, что целесообразнее контролировать мелкие детали в программе моделирования, а не в модуле деформации. Единственный метод, использующий преимущества программы моделирования, называется морфингом. Во многих студиях морфинг стал стандартным методом анимации лица.

Морфинг

При помощи морфинга можно создавать очень сложную анимацию лица. Он является очень мощным и легко управляемым методом. Большинство упражнений по анимации лица в этой книге посвящено использованию морфинга.

Морфинг позволяет преобразовать форму исходного объекта в форму другого, целевого объекта. Подготовка персонажа к анимаций состоит в применении программы моделирования для составления набора соответствующих выражений лица. Это дает определенные преимущества, так как впоследствии в ней можно усовершенствовать любое из них.

Метод морфинга подходит и для полигональных моделей, и для моделей на основе патчей. В некоторых пакетах приходится создавать отдельные объекты для каждой формы, другие позволяют конструировать формы на основе одной модели. Большинство программных пакетов требует, чтобы подвергаемые морфингу модели содержали одинаковое число вершин, расположенных в одном и том же порядке. Это требование соблюдается моделированием простого стандартного и лишенного эмоций лица, которое копируется и затем преобразуется в лицо, имеющее то или иное выражение. Существуют два основных метода морфинга: одноцелевой и многоцелевой.

Одноцелевой морфинг

Метод одноцелевого морфинга (single-target morphing) позволяет выполнять преобразование только между двумя отдельными формами. Художник-аниматор должен моделировать все возможные выражения заранее, что затрудняет экспериментирование. Например, нельзя выполнять такие простые налагающиеся действия, как закрывать рот модели, одновременно открывая ее глаза. В результате лицо выглядит как минимум статичным. Лучшие программные пакеты сейчас поддерживают более сложный метод многоцелевого морфинга.

Многоцелевой морфинг

Многоцелевой морфинг (multiple-target morphing), также называемый методом взвешенных форм (shape weights), или переходных форм (blend shape), позволяет смешивать несколько форм, моделировать форму отдельных частей лица и имитировать улыбку, открывающийся рот, поднимающиеся брови и т.д. Эти формы объединяются и формируется определенное выражение улыбающегося лица, при котором рот открыт, например на 50%, а брови подняты на 30%. Процесс управления лицом значительно упрощается. Каждая из морфинг-мишеней перемещает только часть лица, а общее выражение образуется за счет объединения всех частей. Можно комбинировать любое число форм. Все, что требуется для выполнения анимации, — задать относительный вес каждой форме, благодаря чему существенно облегчается воспроизведение естественных выражений лица, и уменьшается количество создаваемых моделей. Большинство современных пакетов даже позволяет связать с весом виртуальные движки, поэтому можно просто «указывать» требуемое выражение, что, в свою очередь, тоже упрощает процесс анимации.

Моделирование морфинг-мишеней для анимации

Моделирование морфинг-мишени для анимации начинается с изучения лежащей в его основе анатомии мышц лица. Вспомните расположение лицевых мышц, с которым вы познакомились в главе 5. В многоцелевом морфинге нужно смоделировать только крайние положения отдельных мускулов, чтобы затем объединить отдельные выражения. Каждая мышца присоединяется к коже в определенном месте, следовательно, ее напряжение изменяет форму только части лица. Если точно смоделировать выражение, возникающее в результате движения каждого мускула, то при наложении всех выражений (соответствующих той или иной группе мышц) сформируется правильная анимация.

В идеале следует смоделировать все мышцы лица, создав несколько десятков целей. Но в этой книге для простоты изложения мы выделили только некоторые наиболее важные выражения. Хотя в формировании части из них участвуют одновременно несколько мускулов, следует исходить из принципа: каждый из регуляторов управляет только частью лица. При создании моделей, подвергаемых морфингу, перемещайте вершины, на которые влияет только заданная мышца. Если, например, случайно переместить одну из вершин уха, то его форма может изменяться всякий раз при открывании рта. Выполняйте также плавный переход от правой к левой стороне лица. Если вы моделируете правую часть улыбающихся губ, их движение должно быть согласовано с перемещением левой части. Если управлять одной и той же частью лица при помощи нескольких движков, то это может привести к нежелательным результатам, например, к подергиванию верхней губы персонажа, как при нервном тике.

Не забывайте также, что эти выражения соответствуют крайним состояниям, поэтому и моделировать их нужно соответствующим образом. Попытайтесь представить самую широкую улыбку, самые нахмуренные брови, и т.д. Смотрите в зеркало и используйте в качестве пособия выражения собственного лица.

Выражения нижней части лица

Выражения нижней части лица в основном связаны с движением рта, хотя некоторые из них, например, улыбка или презрительная усмешка, включают и движения глаз. Выражения нижней части лица обычно используются для синхронизации движения губ, но они могут быть и частью многих других выражений. Вначале создается нейтральное выражение лица: глаза открыты, челюсть расслаблена, рот слегка приоткрыт (рис. 10.1). Остальные выражения выводятся из нейтрального, в том числе и соответствующее максимально открытому рту (рис. 10.2). Для его моделирования выделяются вершины нижней части лица, затем они перемещаются вниз и немного в сторону, чтобы воспроизводить движение открывающегося рта. Следующее основное выражение лицо принимает, когда произносится звук «у-у-у» (рис. 10.3). Губы поджимаются при помощи мышцы orbicularis oris (круговой мышцы). При моделировании этого выражения следите за тем, чтобы объем губ сохранялся неизменным; губы утолщаются по мере сокращения мышцы. Улыбка формируется в основном благодаря действию мышцы zygomatic major (большой скуловой мышцы). Уголки рта поднимаются, а щека слегка надувается. Когда на лице запечатлена широкая улыбка, щека образует дугу, которая заканчивается у нижнего края глаза (рис. 10.4). Гримаса недовольства создается двумя мышцами: triangularis (треугольной мышцей) и depressor labii inferioris (мышцей, опускающей нижнюю губу). Основное их назначение в том, чтобы позволять углам рта опускаться (рис. 10.5). И наконец, презрительная усмешка, показанная на рис. 10.6, создается с помощью мышцы levator labii superioris (мышцы, поднимающей верхнюю губу). Она подтягивает губу вверх к краю носа и смещает кожу вдоль него вплоть до уголка глаза.

Рис. 10.1 Нейтральное выражение лица

Рис. 10.2. Выражение, соответствующее эксимально открытому рту

Рис. 10.3. Выражение при произнесении звука «у-у-у»

Рис. 10.4. Улыбка

Рис. 10.5. Гримаса недовольства

Рис. 10.6. Презрительная усмешка

Выражения верхней части лица

Часто говорят: глаза - зеркало души. И хотя многие художники-аниматоры уделяют основное внимание синхронизации движения рта и губ, эмоции передаются при помощи глаз, бровей и верхней части лица. Хорошая анимация верхней части лица играет очень важную роль. Рассмотрим, например, как можно имитировать движения бровей и век. Брови опускаются по направлению к переносице с помощью мышцы corrugator (мышцы, сморщивающей бровь). При максимальном ее сокращения лицо персонажа выглядит злым, хотя такое выражение используется и для передачи многих других эмоций (рис. 10.7). Левая и правая брови движутся при помощи мышцы frontalis (лобной мышцы). Для лучшей управляемости каждая бровь моделируется отдельно (рис. 10.8). Если на лице персонажа есть веки, то следует смоделировать подмигивание левым и правым глазами (рис. 10.9).

Рис. 10.7. Грозно сдвинутые брови

Рис. 10.8. Поднятые брови

Рис. 10.9. Подмигивание

Движения бровей и глаз стилизованных персонажей

У некоторых персонажей нет бровей, глаза смоделированы при помощи сфер, а веки - полусфер. В таких случаях художник-аниматор управляет выражениями лица, поворачивая веки под разными углами.

Другие выражения лица

Кроме уже упоминавшихся в предыдущих разделах, можно смоделировать множество других выражений лица. Если вы не можете добиться нужного результата перемещением движков, создайте наиболее близкий вариант, затем доработайте его, сохраните новое выражение и используйте в качестве целевого. Не все персонажи обладают реалистичными глазами, у многих мультипликационных героев они явно стилизованные (рис. 10.10-10.16).

Кроме специальных, существует еще несколько основных выражений, моделями которых можно пополнить имеющийся запас.

Рис. 10.10. Эти глаза выполнены на основе простых сфер, а веки-полусфер

Рис. 10.11. Они просто помещаются внутрь модели головы персонажа...

Рис. 10.12. ...и получаются стилизованные глаза

Рис. 10.13. Если развернуть веки наружу, получится одно выражение

Рис. 10.14. Если же повернуть их внутрь, возникнет другое выражение. В этом случае веки занимают место бровей

Рис. 10.15. Выражение со сжатыми губами может использоваться при анимации диалога или доработке выражения лица

Рис. 10.16. Нижняя губа закушена передними зубами. Это выражение применяется при анимации говорящего персонажа

Задание мишеней

После моделирования целевых объектов анимация сводится к заданию их в качестве морфинг-мишеней. Последовательность действий в разных программах может немного различаться, поэтому обратитесь к справочному руководству имеющегося у вас пакета. При задании мишеней логически сгруппируйте их в рамках интерфейса. При использовании 10-20 движков работа пойдет быстрее, если, например, ползунок, который контролирует перемещение правой части губ, складывающихся в улыбку, будет располагаться рядом с ползунком, отвечающим за движение левой части губ. По аналогичному принципу размещайте рядом движки управления мишенями в верхней и нижней частях лица.

Управление лицом

После задания целей можно приступать к анимации. В большинстве программ управление лицом осуществляется при помощи движков. Если целевые объекты смоделированы корректно, то процесс сводится к перемещению ползунков. Но, как бы ни был прост контроль, необходимо четко знать, как управлять выражениями лица и передать эмоции персонажа.

Преувеличенные выражения

Большинство программных пакетов позволяет перемещать движок за пределы диапазона 0-100%, то есть широкая улыбка может стать еще шире, если переместить движок, например на 125%. Во время морфинга программа перемещает вершину в ее новое положение. При установке ползунка на отметке 50% вершина переместится только на половину кривой, проходящей через исходную точку и соответствующую 100%. Если задать значение 125%, то вершина переместится вдоль той же кривой, но за точку, соответствующую 100%.

Данный метод удобен, особенно для передачи крайних эмоциональных состояний, но, начиная с определенной точки после 100%, поверхность лица начнет искажаться, и выражение станет неестественным. Если оно уже преувеличено, то искажение возникнет сразу за точкой, соответствующей 100%.

Работа в области отрицательных значений

Следующий прием заключается в передвижении ползунков в область отрицательных значений. При этом вершины перемещаются в противоположном направлении, но вдоль той же кривой, что и в описанном выше случае. Таким образом, использование одних выражений позволяет не обращаться к другим.

Например, рассмотрим участок между бровями. Положительные значения шкалы движка соответствуют сердитому выражению лица. При отрицательных значениях концы бровей поднимаются, придавая лицу удивленное выражение (рис. 10.17). Аналогично двигаются брови по отдельности. При отрицательном значении шкалы перемещения ползунков, отвечающих за подмигивание, глаза распахиваются шире. Другой пример: если ползунок, регулирующий движение челюсти, перемещается вдоль положительных значений шкалы, рот открывается. Отрицательные значения соответствуют закрыванию рта (рис. 10.18).

Но для некоторых выражений перемещение движка в область отрицательных значений не дает желаемого эффекта. Например, с помощью «отрицательной» улыбки нельзя сымитировать гримасу недовольства. Использование отрицательных значений шкалы при формировании презрительной усмешки и гримасы недовольства также не дает желаемого результата.

Рис. 10.17. Движение участка между бровями

Рис. 10.18. Открывание и закрывание рта

Формирование выражений лица

Движки перемещаются для создания различных выражений лица, которые, как и позы тела, используются, чтобы лучше передать игру персонажа в сцене. При формировании выражения лица всегда задавайтесь вопросом, что чувствует герой. Это поможет верно передать его мимику.

Основные выражения

Множество возможных выражений лица можно разбить на несколько основных категорий: ярость, отвращение, страх, радость, грусть и удивление. Когда лицо выражает ярость, глаза широко открыты, брови опущены. Рот обычно открыт, губы напряжены, зубы обнажены. Челюсть может быть опущена (рис. 10.19). При отвращении все лицо напряжено, глаза сужены, участок между бровями слегка опущен. Рот закрыт, верхняя губа напряжена, образуя презрительную усмешку (рис. 10.20). Если человек испытывает страх, обычно рот широко открыт, его нижние углы оттянуты назад. Челюсть опущена, глаза широко открыты, брови подняты (рис. 10.21). В момент радости губы изогнуты кверху, образуя улыбку. Видны верхние зубы, щеки приподняты. Брови, как правило, расслаблены (рис. 10.22). При грустном выражении нижние углы рта оттянуты вниз, нижние зубы обнажены. Глаза сощурены и могут закрываться во время плача. Внутренние уголки бровей приподняты (рис. 10.23). Когда персонаж удивляется чему-то, глаза широко открыты, брови подняты, но не образуют морщин. Рот расслаблен, челюсть свободно висит (рис. 10,24). В этом разделе подробно описываются только наиболее крайние выражения - основные оттенки из разнообразной палитры выражений лица.

Рис. 10.19. Ярость

Рис. 10.20. Отвращение

Рис. 10.21. Страх

Рис. 10.22. Радость

Рис. 10.23. Грусть

Рис. 10.24. Удивление

Невозможно выполнить качественную анимацию лишь при помощи упомянутых шести основных масок, но понимание того, как они формируются, поможет лучше уяснить лежащую в их основе механику.

Роль бровей в формировании мимики

Не забывайте о том, что верхняя часть лица вносит основной вклад в создание его выражения. Один из способов быстро изменить выражение лица состоит в изменении положения бровей. Их положение, зачастую лучше, чем любая другая часть лица, способствует передаче эмоции. При поднятых бровях лицо становится более открытым, и персонаж выглядит радостным (рис. 10.25). Опущенные брови, как правило, соответствуют отрицательным эмоциям, например, ярости (рис. 10.26).

Рис. 10.25. Радостный персонаж

Рис. 10.26. Брови опущены, и персонаж сразу кажется злым

Асимметричность выражений лица

Выражения лица, которые мы рассматривали до сих пор, были совершенно симметричными. Но такие лица выглядят неестественно (рис. 10.27), поэтому изображение должно быть немного асимметричным. Немного опустив1 правый уголок рта, мы делаем губы асимметричными, и лицо становится более естественным (рис. 10.28). В то же время избегайте слишком явной асимметричности расположения частей лица, так как это придаст ему нежелательное выражение (рис. 10.29).

Высокая степень асимметричности не позволяет адекватно передать эмоцию. Например, если на лице персонажа мелькает кривая ухмылка, это означает, что он неискренен. Если поднята только одна бровь, то на лице персонажа, скорее всего, отражается любопытство или догадка. Знание этих тонкостей помогает быстро найти верный способ отразить ту или иную эмоцию.

Рис. 10.27. Безупречно симметричное лицо

Рис. 10.28. Асимметрично расположенные губы

Рис. 10.29. Асимметричность губ утрировано

Сложные выражения лица

Многие выражения не настолько отчетливы, как рассмотренные ранее. Палитра эмоций человека намного богаче и включает множество оттенков. Как правило, черты лица асимметричны и содержат характерные черты основных выражений. Например, улыбающийся рот и опущенные брови придают лицу злое выражение.

При формировании мимики, отражающей смешанные эмоции, не забывайте использовать приемы передачи основных выражений (рис. 10.30). Поскольку глаза играют определяющую роль в передаче эмоций, начинайте работу с них. Верно заданное положение глаз определяет точное выражение лица. Если вы не знаете, как должна выражаться та или иная эмоция, попытайтесь изобразить ее, глядя в зеркало.

Рис. 10.30. Множество сложных выражений лица можно создать простым перемещением ползунков

Анимация головы и лица

Анимацию лица новичку следует начинать с передачи простых эмоций. Чтобы лицо персонажа было выразительным, он не обязательно должен говорить. Можно привести множество примеров, когда состояние молчащего персонажа прекрасно понятно зрителю.

Анимация головы

Перед тем, как приступить к анимации лица, изучите строение головы и механизм ее движения. Если анимация лица выполнена безукоризненно, а голова персонажа неподвижна, он выглядит неестественно. Ее движения необходимы для подчеркивания мимики лица. При произнесении слов голова персонажа покачивается, подчеркивая отдельные фразы. Любопытный герой обычно наклоняет голову вбок. Если он выражает неодобрение, голова покачивается в стороны, как бы говоря «нет». При ее повороте переносится внимание героя или направление его взгляда. (Как говорилось в главе 8, голова всегда перемещается по некоторой дугообразной траектории, опускаясь в середине поворота.)

Не забывайте и про основные принципы анимации. Например, повороту головы направо предшествует подготовительное действие - незначительный ее поворот влево. Голова проходит конечное положение и затем возвращается в него. Все принципы анимации в равной степени применимы к движениям головы и частей лица так же, как и тела персонажа.

Направление взгляда

Глаза являются самой важной частью лица, поэтому направление взгляда в анимации играет большую роль. Если взгляд персонажа направлен не на собеседника, а в сторону, вид у него явно отсутствующий. Конечно, подобный прием можно использовать в соответствующей сцене, но, как правило, персонаж должен смотреть на человека, с которым он говорит. Даже когда человек слегка перемещает голову, подчеркивая какие-то слова, его глаза продолжают смотреть на собеседника.

Управление по линии взгляда

Большинство пакетов имеет средства, позволяющие задавать направление перемещения объекта в сторону другого объекта. В некоторых программных пакетах подобные средства называются контроллерами управления по линии взгляда (look at controllers), ибо дают возможность одному объекту «смотреть» на тот, к которому он привязан. Если назначить управляющий элемент зрачкам, то глаза будут автоматически поворачиваться вслед за объектом. В сцене на рис. 10.31 с помощью управляющего элемента зрачки персонажа привязаны к сфере. Когда сфера опускается, взгляд направляется вслед за ней (рис. 10.32).

В качестве примера можно рассмотреть полет мухи по комнате. Если задать ограничитель для зрачков так, чтобы они смотрели на летающую по комнате муху, то глаза будут все время следить за ней. Этот принцип применим и к ситуации, когда два человека разговаривают, глядя друг другу в глаза.

Особое мастерство выполнения данной операции заключается в том, чтобы создать невидимый объект и направить глаза персонажа на него. При этом у зрителя создастся впечатление, что взгляд персонажа двигается произвольным образом.

Рис. 10.31. Зрачки персонажа привязаны к сфере

Рис. 10.32. Взгляд следует за сферой

Указки

Еще один способ направить взгляд на цель состоит в присоединении к глазу указки, роль которой выполняет прозрачный объект. Обычно в качестве указок используют тонкие конусы или цилиндры, на которые наложена прозрачная текстура (рис. 10.33). После выполнения рендеринга они становятся невидимыми (рис. 10.34).

Чтобы получить такую направляющую, создайте длинный и тонкий конус или цилиндр и прикрепите его к зрачку, используя иерархию или ограничители. При повороте зрачка направляющая также повернется, позволяя определить направление взгляда и помогая нацелить его.

Рис. 10.33. Направляющие конусы

Рис. 10.34. Готовая модель



Уроки анимации

Кресло-качалка модель 5 (013.005) Кресло-качалка модель 7 (013.007) Кресло-качалка из экокожи. 8 220 р.