главная » уроки анимации

уроки анимации

Уроки анимации

Глава 8.

Основы анимации персонажей

Теперь можно приступать к созданию анимации. Как видите, она не сводится только к перемещению объектов, а включает моделирование персонажей, построение сцены и придание им естественных поз. В этой главе мы рассмотрим движение и его синхронизацию, что является основой анимации.

Один из компонентов успеха - знание законов движения, сформулированных Ньютоном. Другой, не менее важной, составляющей является наблюдение за людьми и животными. Чтобы научиться понимать движение и ознакомиться с такими базовыми понятиями анимации, как растяжение-сжатие, упреждение, промах, доводка и т.д., следует просматривать фильмы о природе, немые комедии или классические мультфильмы.

Кроме того, в анимации необходимо разумно расходовать время. Актеры, комики и музыканты всегда учитывают фактор времени. Например, комик с хорошим чувством темпа точно четко представляет, в какой момент сцены нужно выполнить трюк. Опытный художник-аниматор знает, когда персонаж должен отреагировать на то или иное действие, когда ему следует моргнуть или вытащить колотушку из-за спины. То, что действие анимации происходит во времени, и отличает ее от простой иллюстрации. При правильной синхронизации персонажи выглядят как живые, в противном случае они кажутся просто манекенами.

Значение расчета времени

Правильный расчет времени влияет на все аспекты фильма. Во-первых, фильм имеет определенную продолжительность - от 30 секунд рекламного ролика до 2 часов полнометражного фильма. Во-вторых, разбиение этого отрезка времени на сцены определяет настроение и темп фильма. В-третьих, игра персонажа и синхронизация его действий влияют на характер каждой сцены.

Действие фильма, как и звучание музыкального произведения, в значительной степени зависит от времени. Фильм можно считать таким же произведением аниматора, как песню или симфонию - произведениями композитора. Сцены из фильма можно рассматривать как строфы стихотворения или припев песни. Партии отдельных инструментов вполне сравнимы с отдельными действиями персонажей. Каждое действие, как и каждая нота, должно происходить в нужном месте в нужное время. Как мгновенно определяется неверная нота в музыке, так и неправильная синхронизация в анимации сразу же бросается в глаза.

Расчет времени

Расчет времени фильма начинается с его продолжительности. Рекламный ролик может длиться около 30 секунд, а полнометражный фильм - час и более. Затем готовятся сценарий, раскадровка и записываются диалоги. Диалоги определяют продолжительность анимации, поэтому используйте их в меру. На затянутые диалоги и речь медленно говорящего персонажа впустую расходуется много времени.

После записи диалогов все события проецируются на шкалу времени фильма. Декорации сканируются и располагаются в соответствии с треками диалогов при помощи программы редактирования видеозаписей, например, Adobe Premiere. Таким образом, задается длина фильма и отводится время под отдельные планы.

После деления фильма на планы каждый из них раскладывается на отдельные действия. Способ зависит от того, как организован производственный процесс в студии. В традиционных студиях используются таблицы кадров, а в большинстве современных студий, в которых анимация полностью проводится на компьютерах, синхронизацией занимается художник-аниматор.

Число кадров в секунду

При раскадровке сцены во время анимации в первую очередь выбирается частота кадров. В течение полувека все анимационные фильмы снимались на кинопленку с частотой 24 кадра в секунду.

Распространение видео, компакт-дисков и других носителей информации усложнило выбор. В США частота кадров для видео равна 30 кадрам в секунду, в Европе - 25, а частота анимации во многих играх составляет всего 15 кадров в секунду.

Из-за такого разнообразия временных масштабов иногда сложно определить количество кадров, которое займет то или иное действие. Опытный художник-аниматор обычно может назвать эту цифру при частоте 24 кадра в секунду. Чтобы перевести данное значение в число кадров для видео с частотой 30 кадров в секунду, нужно умножить его на 1,2 (24 х 1,2 = 30).

Какую частоту следует выбирать при расчете времени?

Целесообразно использовать обе - 24 и 30 кадров в секунду, чтобы иметь возможность переключаться между ними в зависимости от требований проекта. Большинство современных студий до сих пор снимает на кинопленку, поэтому приобретенный навык пригодится. Многие художники-аниматоры работают и над роликами для видео или компьютерных игр, и в этом случае лучше выбрать частоту в 30 кадров в секунду. Вам может также пригодиться секундомер аниматора, который позволяет подсчитать число кадров для частоты как 24, так и 30 кадров в секунду.

Определение времени при помощи таблиц кадров

Таблицей кадров (exposure sheet) называется обычный лист бумаги, разбитый на строки и столбцы, в котором каждая строка представляет один кадр анимации, а каждый столбец содержит какую-либо информацию, например, текст дорожки диалога (подробнее см. главу 10), инструкции для оператора, и поля, на которых режиссер может планировать время выполнения сцены, набрасывая позы персонажа или отмечая линиями начало и конец действия (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Таблица кадров

Расчет времени на компьютере

Некоторые студии не используют таблицы кадров. В этом случае расчет времени выполняется художником-аниматором прямо на компьютере (а режиссер вносит в него свои поправки). Большинство мощных пакетов трехмерной анимации позволяет загрузить вместе с данными о сцене звуковую дорожку. Таким образом аниматор получает возможность доводить диалоги в реальном времени, не обращаясь к надписям из таблицы кадров.

Другие студии создают так называемые аниграммы (animatic), в которых по сцене двигаются заготовки персонажей, позволяющие примерно представить, как она будет выглядеть. После того как режиссер одобрит аниграмму, художники-аниматоры используют ее в качестве шаблона при компоновке сцены и расчете времени. Разработать аниграмму достаточно просто, и при ее воспроизведении синхронно с диалогом она выполняет примерно те же функции, что и таблица кадров.

Сколько времени?

Это первоочередной вопрос для любого художника-аниматора. Время -весьма коварная материя. Если отвести для фильма слишком много времени, то он получится растянутым и скучным, если слишком мало - скомканным. Чувство времени оттачивается по мере приобретения мастерства. Используйте метод проб и ошибок. Если вы не знаете, сколько времени займет выполнение того или иного действия, задайте его продолжительность приблизительно. Затем кадры добавляются, если действие развивается слишком быстро, или удаляются, если оно становится замедленным. Компьютеры позволяют быстро изменять время выполнения анимации.

Последовательность действий

Существует важное правило для расчета анимации: необходимо соблюдать последовательность действий. Зритель лучше всего воспринимает события, если они происходят последовательно. Например, необходимо сначала изобразить, как споткнувшийся персонаж подпрыгивает, пытаясь сохранить равновесие, затем отразить на его лице определенные эмоции. Если не показать подскока, зритель не поймет, чем вызвана гримаса персонажа. Не забывайте, что, скорее всего, зритель смотрит ваш фильм впервые. Поэтому руководите его вниманием на протяжении всего ролика. Вспомните мультфильм «Roadrunner». Когда Хитрый Койот проваливается в ущелье, он не сразу замечает, что висит в воздухе. Заметив это, он в ужасе перебирает лапами, а затем смотрит в камеру с жалостным выражением на морде. Сцена длится почти секунду. Койот моргает или подергивает усами, но в целом он неподвижен. С экрана он исчезает в течение нескольких кадров. За то время, пока животное остается неподвижным, зритель успевает понять, о чем думает койот, - он обречен на гибель. Таким образом, аниматор ясно излагает задуманный сюжет мультфильма.

Одним из наиболее важных правил является то, что перед началом движения персонажа следует привлечь к нему внимание зрителя. В таком случае действие хорошо воспринимается.

Верный расчет времени

Художники-аниматоры вырабатывают чувство времени годами. Чтобы сделать первый шаг в этом направлении, проследите какую-нибудь последовательность действий, затем разбейте ее на точные временные отрезки. Многие художники-аниматоры изучают классические мультипликационные и художественные фильмы по кадрам, чтобы понять, как был проведен хронометраж движения. Полезным в этом отношении может оказаться видеомагнитофон с функцией стоп-кадра.

Для приобретения необходимых навыков следует также изучать принципы синхронизации движения по художественным фильмам. Движение в мультфильмах V утрированное изображение реального. Художник-аниматор вначале учится изображать реальных людей, чтобы понять строение фигуры человека, и только потом переходит к созданию мультипликационных героев; иначе он не сможет правильно передать фигуру при помощи нескольких линий. Аналогичная ситуация и с движением: разобравшись, как перемещается тело в реальной жизни, вы сможете утрировать движение, придав ему карикатурный оттенок.

При определении длительности сцены ее необходимо проиграть с секундомером в руках и замерить точное время выполнения каждого действия. Подставьте полученные значения в предварительный расчет и выполните доводку в программе анимации.

Расчет времени и программное обеспечение

В программах трехмерной анимации предлагаются различные способы отслеживания и манипулирования временем. Для этого используются кривые, временные таблицы и пути. Каждому из методов присущи свои достоинства и недостатки, и выбор инструмента зависит от конкретной сцены. Мы рассмотрим основные средства, которые есть в большинстве программ.

Кривые

Большинство графических пакетов позволяет представить движение объектов в виде кривых, что очень важно для диагностики и исправления ошибок анимации. Вы должны иметь представление о кривых анимации и уметь работать с ними. Несмотря на отличия пакетов, большинство кривых строится одинаково. Как правило, горизонтальная ось соответствует времени, вертикальная - изменяемому параметру, в качестве которого служит положение, угол, размер и т.д. Эти параметры отображаются в виде графика для наглядного представления о том, как двигается объект.

Представьте, что персонаж идет по улице. Его перемещение можно представить в виде графика. Вначале герой двигается по тротуару с постоянной скоростью, затем останавливается на перекрестке. После того, как путь освобождается, продолжает движение с постоянной скоростью.

График движения может выглядеть примерно так, как показано на рис. 8.2.

Если автомобиль перемещается с постоянной скоростью, график представлен прямой линией. Если он стоит, график на этом участке горизонтален. Во время изменения скорости движения график имеет вид кривой. Если кривая изгибается вверх, то движение ускоряется, если вниз - замедляется.

В большинстве пакетов движение объекта отображается тремя графиками: для осей х, у и z. Объект может двигаться линейно по одной из осей и ускоряться вдоль другой. На рис. 8.3 показано окно программы, где три линии соответствуют осям х, у и z. Обратите внимание, что одна линия горизонтальна, то есть движения вдоль оси z нет.

Рис. 8.2. Кривая анимации движения автомобиля по городу

Рис. 8.3. Окно программы с графиками движения

Рис. 8.4. Проблемный участок анимации

Графики движения позволяют находить и устранять недостатки анимации. Обычно они выглядят как всплески на графике. Они соответствуют тем позициям, в которых ключевой кадр меняется или находится в неправильном положении (рис. 8.4). Эти графики используются и для отслеживания движения. Например, если нога персонажа неподвижна, то кривая ее перемещения имеет нулевое значение (рис. 8.5).' Если кривая принимает отрицательные значения, значит, нога опускается ниже уровня пола (рис. 8.6).

Рис. 8.5. Нулевое значение кривой может указывать на начало нежелательного перемещения ступни

Редактирование кривых

Редактирование кривых анимации похоже на редактирование кривых, применявшихся при моделировании. С каждой кривой связаны управляющие элементы, соответствующие ключевым кадрам. В большинстве программ кривая имеет элементы управления кривых Безье, которые позволяют варьировать ее форму (рис. 8.7).

Можно также перемещать сами элементы управления, изменяя тем самым длительность или параметры определенного события.

Кроме элементов управления кривыми Безье во многих пакетах используются другие виды интерполяции. Линейная кривая не имеет участков торможения или ускорения и представляет собой последовательность отрезков прямых линий (рис. 8.8). Ступенчатая кривая выглядит как последовательность сигналов прямоугольной формы, и переходы от одного значения к другому происходят скачкообразно (рис. 8.9). Большинство видов интерполяции выполняется с применением кривых Безье.

Рис. 8.6. Отрицательные значения кривой указывают на то, что нога «провалилась» сквозь «землю»

Рис. 8.7. Управление при помощи кривых Безье


Рис. 8.8. Линейные кривые

Рис. 8.9. Ступенчатые кривые

Использование кривых для анимации методом компоновки

Для анимации методом компоновки вам необходимо хорошо разбираться в кривых движения. В традиционной анимации вначале рисуются позы, а затем проводится тест поз для замера разделяющего их времени (рис. 8.10). Ведь намного проще рассчитать время между основными позами и лишь потом рисовать промежуточные положения. Это позволяет художнику сосредоточиться на расчете общего времени, не отвлекаясь на детали.

Аналогичный подход можно использовать и в компьютерной анимации. Художник набрасывает основные позы на шкале времени с помощью ступенчатой кривой. При этом персонаж «перескакивает» от одной позы

Рис. 8.10. В этой анимации персонаж стоит, потом нагибается, чтобы что-то рассмотреть на земле, а затем распрямляется

Основы анимации персонажей к другой (рис. 8.11). Если воспользоваться линейными кривыми, то из-за плавного характера переходов сложно точно отслеживать время. Конечно, при скачкообразном изменении поз теряется реалистичность, но такой прием позволяет сосредоточиться на отдельных моментах анимации и их продолжительности. После того, как время задано, ключевые точки копируются на несколько кадров позже на шкале времени (рис. 8.12), а затем ступенчатые кривые преобразуются в кривые Безье. Теперь персонаж принимает одну позу, которая плавно переходит в следующую, и т.д. Сцена принимает естественный вид (рис. 8.13). После синхронизации можно приступать к созданию промежуточных поз. Основная идея заключается в том, чтобы последовательно фиксировать позы в течение небольшого промежутка времени, а затем делать переходы между ними. Как правило, на переход отводится 6-8 кадров (хотя это число может меняться в зависимости от сцены). Затем переходы преобразуются в кривые Безье. После этого движение корректируется, кадры сводятся до совпадения и т.д.

Рис. 8.11. Использование ступенчатой кривой

Рис. 8.12. Скопированные ключевые точки

Рис. 8.13. Преобразование ступенчатых кривых в кривые Безье

Временные таблицы

Временная таблица является более простым способом представления анимации. Кривая (зависимость значения параметра от времени) дает двумерное представление движения, а временная таблица - одномерное. Аниматор имеет дело с линией, на которой точками или другими символами обозначены изменения движения в ключевых кадрах (рис. 8.14 и 8.15). В предыдущем примере первая точка на временной шкале соответствовала началу движения персонажа. Моменту остановки соответствует следующая отметка, и еще одна обозначает изменение направления движения. Эта линия похожа на кривую анимации, но не содержит информации о значении параметра кривой.

Анимацию проще представлять в виде событий на шкале времени, а не их значений. Кроме того, вы можете запросто запутаться в обилии кривых на экране. Временные таблицы упрощают манипулирование ключевыми кадрами. Многие из них позволяют выбирать и перемещать десятки кадров одновременно, благодаря чему легко изменять время выполнения для целых сцен.

Рис. 8.14. Временная таблица в программе 3D Studio MAX

Рис. 8.15. Временная таблица в программе Maya

Пути/траектории

Другой метод управления анимацией предполагает использование пути. Большинство пакетов отображают путь объекта в пространстве, что помогает точно определять его движение (рис. 8.16). При коррекции формы пути изменяется способ перемещения персонажа по сцене.

В анимации персонажей траектории обычно используются для визуализации действия. Например, если руки героя перемещаются посредством кинематической цепочки (позднее вы увидите, что они совершают кругообразные движения), то вполне подходит метод путей. На рис. 8.17 показано, как при использовании метода инверсной кинематики рука персонажа следует за движением запястья, и представлен путь этого движения. В качестве другого примера можно рассмотреть полет героя по

Рис. 8.16. Линия, обозначающая путь движения запястья

Рис. 8.17. Использование пути при анимации методом инверсной кинематики

комнате. Путь обозначает движение тела в пространстве. Кроме генерации пути для движения с заданными ключевыми кадрами многие пакеты позволяют рисовать сплайны и использовать их в качестве пути. Но если необходимо, чтобы персонаж двигался по прямой, путь должен быть представлен прямой линией.

Расчет времени движения с учетом веса модели

Если используемый вами пакет не рассчитывает движение тела в соответствии с законами физики, то задать вес объекта невозможно. Рассмотрим шар, лежащий на земле (рис. 8.18). Что это - шар для боулинга или баскетбольный мяч? Пока он не начнет двигаться, ответить на этот вопрос нельзя. Шар для боулинга тяжелый, катится медленно, и чтобы изменить направление его движения, требуется большое усилие. Баскетбольный мяч относительно легкий, катится быстрее, легко отскакивает, и подбросить его способен даже младенец.

Рис. 8.18. Шары, вес которых неизвестен, пока они не начнут перемещаться

Упражнение 1. Имитация веса при помощи движения

Для начала лучше всего поэкспериментировать с простыми объектами (сферой и кубом). Их модели несложно создать и использовать в анимации в любом пакете трехмерной графики. Выбирая для анимации простые объекты, вы можете сосредоточиться на самом движении и процессе синхронизации.

1. Смоделируйте шар, куб и гладкую поверхность. Разместите шар и куб на поверхности на некотором расстоянии друг от друга.

2. Выполните анимацию движения шара, чтобы он катился по прямой линии к одной из граней куба.

3. Как только шар коснется куба, измените направление его движения на противоположное. Куб при этом должен оставаться неподвижным. Выполните рендеринг сцены.

4. Создается впечатление, что шар намного легче куба. Теперь воспроизведите обратную ситуацию.

5. При том же исходном положении выполните анимацию движения шара, чтобы он катился по прямой линии в сторону куба.

6. На этот раз после удара о куб шар должен продолжать катиться по прямой, а куб сдвинуться с места и начать вращаться. Выполните рендеринг сцены.

7. Возникает ощущение того, что шар тяжелее сбиваемого им куба.

В обеих сценах используются одни и те же объекты, которые по-разному взаимодействуют друг с другом. В первом случае шар кажется легче куба, во втором — тяжелее. Как видите, характер движения влияет на восприятие веса объекта.

Язык движения

Художник-аниматор должен знать базовые принципы движения. Речь идет об основных правилах воспроизведения движения, описываемых такими терминами, как «дуги», «подготовка», «принятие позы», «вторичное движение», «доводка», «наложение», «удержание позы» и т.д.

Дугообразные траектории

В природе многие движения совершаются вдоль дугообразной траектории. Например, благодаря тому, что суставы человеческого тела могут вращаться, при повороте плеча и локтя рука описывает дугу. Подобную кривую описывает при этом кисть и пальцы (рис. 8.19).

Рис. 8.19. Дуга, по которой движется рука

Перемещаться по дуге заставляет объекты также и сила притяжения: планеты движутся по эллиптическим орбитам, а брошенный мяч летит по параболической траектории (рис. 8.20). Таким образом, тела часто при своем движении описывают дугу.

Наглядным примером движения по дуге является простой поворот головы. Предположим, вам необходимо, чтобы персонаж повернул голову влево. Первым желанием будет просто повернуть голову по прямой горизонтальной линии. При этом движение получается неестественным (рис. 8.21). В реальной жизни голова обычно сначала немного опускается во время поворота и затем приподнимается, описывая дугу, как показано на рис. 8.22.

Рис. 8.20. Траектория полета подброшенного в воздух мяча

Рис. 8.21. Неправильно выполненный поворот головы

Рис. 8.22. Кадры правильной анимации

Ускоренное начало и конец движения

Естественное движение не начинается и не заканчивается внезапно. Один из законов Ньютона гласит, что объект, к которому приложена сила, совершает ускоренное движение. Следовательно, начало движения объекта происходит с некоторым положительным ускорением, а окончание - с отрицательным. Представьте себе подброшенный вверх мяч. Сила тяжести поначалу замедляет его взлет до тех пор, пока он не остановится, а затем ускоряет падение вплоть до касания земли. В анимации подобные эффекты называются ускоренными началом и концом движения (slow-in и slow-out.)

Кроме силы тяжести на персонажи действует множество других сил. Они могут быть внешними, если, например, героя толкают (рис. 8.23), тянут за руку или везут в машине, или внутренними. Силы внутреннего происхождения действуют, когда из-за сокращения мышц поворачивается сустав, что приводит к ускоренному движению конечности. (С определенной степенью обобщения это понятие можно отнести и к силе мысли персонажа - нерешительный герой даже двигается по-другому, чем самоуверенный.)

Чтобы сымитировать эффект ускоренного начала движения и торможения в конце его, лучше всего использовать кривую Безье. Однако, как правило, этого не требуется. Например, если персонаж сталкивается с кирпичной стеной, то он останавливается практически мгновенно, без торможения. Обратите внимание, что на графике при приближении скорости к нулю кривая становится почти горизонтальной (рис. 8.24). В данном случае целесообразно применить линейную или ступенчатую кривую.

Рис. 8.23. Ускоренное движение героя, которого толкнули

Рис. 8.24. Кривые анимации для отображения ускоренного движения в начале и конце пути

Запаздывание

При анимации нужно учитывать эффект так называемого запаздывания. Прилагаемая к объекту сила по-разному воздействует на различные его части. Рассмотрим два стержня, имеющих шарнирное соединение. Если потянуть за один из них, то второй не сразу последует за ним (рис. 8.25). Сначала второй повернется вслед за ним (рис. 8.26) и только через какое-то время два стержня расположатся вдоль одной прямой (рис. 8.27). Этот эффект называется запаздыванием (lag), или инерционностью.

При движении объекта, составленного из множества звеньев, каждый из шарниров совершает поворот вслед за предыдущим. Если добавить к первым двум третий стержень, то он начнет движение вслед за вторым.

Добавление третьего стержня вносит дополнительную задержку. Третье звено движется за вторым, который перемещается вслед за первым (рис. 8.28).

Рис. 8.25. Потянули за первый стержень

Рис. 8.26. Второй стержень повернулся вслед за первым с запаздыванием

Рис. 8.27. Стержни расположились вдоль одной прямой

Рис. 8.28. Движение трехзвенной цепочки

Те же принципы применимы и к движению суставов персонажа. Позвоночник представляет собой совокупность аналогичных шарниров. Сила, приложенная к одному концу позвоночника, достигает другого его конца через некоторое время, как и сила, приложенная к мышце предплечья, - плеча (рис. 8.29). Представьте себе хвост собаки. Суставы ее хвоста ведут себя так же, как шарниры в нашем примере. Основание хвоста вращается, вызывая с некоторым запаздыванием движение остальных его частей (рис. 8.30).

Рис. 8.29. Скелет тела, представленный е виде набора шарниров

Рис. 8.30. Хвост собаки изгибается аналогично шарнирной цепочке



Уроки анимации

Продажа природного натурального и искусственного камня Наша продукция – иску сственный и природный камень, а так же сопутствующие материалы. Широкий ассортимент природного и искусственного камня, возможность продавать камень как розничным, так и оптовым покупателям, конкурентные цены на природный натуральный камень, удобная торговая площадка – вот что делает наши предложения привлекательными для покупателя. В нашей компании вы сможете купить природный камень, включая травертин, мрамор, ракушечник, гальку, камень для бани...