главная » уроки анимации

уроки анимации

Уроки анимации


Сжатие-растяжение

Как правило, при моделировании персонажей (если речь, конечно, идет не о модели статуи Свободы) имитируется настоящая плоть. Плоть податлива, во время движения деформируется, что приводит к появлению на ней разных складок. Вспомните, как много выражений может отразиться на лице человека. Форма поверхности других частей тела тоже претерпевает изменения. Этот принцип моделирования кожи называется сжатием-растяжением (squash-and-stretch).

Проиллюстрируем данное понятие, смоделировав отскок мяча. Когда мяч ударяется о землю, сила удара сплющивает его, придавая ему продолговатую форму. После отскока мяч растягивается в обратном направлении (рис. 8.31).

Аналогичные принципы применимы и к анимации персонажей. Подпрыгивающий персонаж вытягивается после отрыва от земли и сплющивается в момент приземления (рис. 8.32 и 8.33). Под действием силы изменяется форма мышц и конечностей. Конечно, персонаж не в буквальном смысле слова увеличивается в объеме. Реалистичные модели людей и животных также испытывают воздействие эффекта сжатия-растяжения. В момент приземления персонажа его позвонки смещаются книзу, нейтрализуя удар. Если герой выполняет прыжок, то его ноги вытягиваются в момент полета в воздухе. Чтобы получить утрированный мультипликационный эффект, вы можете на протяжении нескольких кадров сильно растягивать персонаж, падающий в дыру (рис. 8.34).

Рис. 8.31. Деформация мяча при ударе об землю и отскоке


Рис. 8.32. Изменение формы мешка с мукой

Рис. 8.33. Деформации, претерпеваемые прыгающим персонажем

Рис. 8.34. Котенок, падающий в дыру

При выполнении сжатия-растяжения объем персонажа должен оставаться неизменным. Представьте себе шар, наполненный водой. Если попытаться растянуть или сплющить его, вода из одной части шара перетечет в другую. Объем шара при этом не изменится. Мышечная ткань человека в основном состоит из воды, следовательно, к его телу также применим этот принцип. Как бы ни растягивался или сплющивался персонаж, его объем остается неизменным. Посмотрите на рис. 8.35-8.37, где проиллюстрировано это явление. Если кольца двигаются вверх, туловище растягивается. Простое удлинение туловища не дает требуемого эффекта - объем персонажа неправдоподобно увеличивается. Сужение туловища в области грудной клетки (показано стрелками) сохраняет его объем, и персонаж выглядит естественно.

Рис. 8.35. Герой, висящий на кольцах

Рис. 8.36. Неправильно выполненная деформация

Рис. 8.37. Благодаря сужению туловища персонаж выглядит более естественно

Как выполнять сжатие и растяжение персонажа

Процесс выполнения сжатия-растяжения персонажа зависит от способа его построения и деформации. Рассмотрим несколько методов проведения этой процедуры.

Изменение позы

Как правило, при создании реалистичных персонажей утрированное изменение их формы не требуется. В такой ситуации для имитации эффекта сжатия-растяжения лучше всего придать модели правильную позу. При сплющивании фигуры персонажа согните его колени и изогните позвоночник. При растяжении выпрямите его ноги и позвоночник.

Сжатие-растяжение - не только мультипликационный эффект. Это составная часть движения всех существ. В мультфильмах данный эффект несколько преувеличивается для выразительности. Но в любом случае перед изменением размера персонажа придайте ему правильное положение. За основу утрированного действия всегда берется реальное движение.

Изменение масштаба

Простейший способ имитировать сжатие-растяжение - изменить размер всего объекта или его части вдоль одной оси. При сжатии персонажа его размер вдоль соответствующей оси уменьшается, при растяжении - увеличивается. Чтобы объем оставался постоянным, следует соответственно увеличивать или уменьшать размер модели по двум другим осям (рис. 8.38).

Рис. 8.38. Изменение масштаба объекта

Деформация скелета

Если персонаж имеет скелет, то сжатие-растяжение можно выполнить, изменяя положение костей (рис. 8.39). Большинство пакетов, поддерживающих создание скелета, позволяют делать это. Соответственно будет изменяться и размер вершин каркаса персонажа. Например, если вы хотите удлинить руку, измените размер ее костей, используя тот же подход, что и при изменении размера частей персонажа: если кость вытягивается в одном направлении, то она должна сжиматься в другом, чтобы ее объем оставался постоянным. Другой способ растяжения скелета заключается в изменении расстояния между костями (рис. 8.40). Подобную операцию обычно выполняют методом прямой кинематики. Но аналогичный подход применяется и в системах с инверсной кинематикой и ограничителями. В скелете, описанном в главе 6, движение ступни было ограничено перемещением ноги.

Если попытаться вытянуть ногу больше допустимого предела, то кости отделятся на уровне лодыжки, и нога в этой области удлинится (рис. 8.41). В большинстве систем инверсной кинематики при удалении эффектора за пределы сустава длина костей остается неизменной (рис. 8.42), но некоторые программы обеспечивают автоматическое удлинение. Как только будет превышен предел длины той или иной части тела, кости скелета автоматически растянутся до точки расположения эффектора. Нога удлиняется, соединяясь со ступней (рис. 8.43).

Рис. 8.39. Результат изменения размера кости

Рис. 8.40. Увеличение расстояния между костями при использовании методе прямой кинематики

Рис. 8.41. Манипулирование ногой методом инверсной кинематики с ограничением для ступни

Рис. 8.42. Пример, в котором длина кости не зависит от положения эффектора

Рис. 8.43 Удлиненная кость, соответствующая положению эффектора

Другие виды деформации

Метод деформации решетки, позволяющий, как и стандартные операции, изгибать объект, придавать ему конусообразную форму или каким-либо другим образом изменять его вид, прекрасно подходит для имитации эффекта сжатия-растяжения (рис. 8.44-8.45). Этой процедуре может подвергаться как объект в целом, так и отдельные его части - в зависимости от используемого программного обеспечения.

Рис. 8.44. Объект, к которому применен инструмент Lattice

Рис. 8.45. Деформация при помощи инструмента Lattice

Автоматическое растяжение

Операцию сжатия-растяжения можно также выполнить автоматически. Многие пакеты содержат системы для расчета динамики мягких тел, обеспечивающие моделирование движения таких объектов, как кожа. Это позволяет создавать персонажи с висящими ушами или отвисшими животами. Метод динамики мягких тел применяется и для воспроизведения других типов движения, например, наложения или доводки, которые мы рассмотрим позднее.

Подготовка

Прием подготовки (anticipation) используется, чтобы показать, как тело получает импульс еще до начала движения. Представьте себе человека перед прыжком. Он отводит руки назад, сгибает ноги в коленях и слегка приседает, чтобы подготовиться к прыжку. Перед тем как ударить бейсбольной битой, игрок отводит ее назад. Вставая из кресла, персонаж откидывается назад. Таким образом, все подобные действия похожи на приготовление спортсмена к рывку на старте.

Воспроизведение подготовительных действий помогает управлять взглядом зрителя, которого привлекают движущиеся предметы. Перемещая части объекта в направлении, противоположном направлению движения, которое вот-вот совершится, вы приковываете взгляд зрителя к персонажу до начала действия. Когда оно начнется, внимание уже привлечено к объекту, поэтому само перемещение может выполняться несколько быстрее. Подготовка к движению является его неотъемлемой составной частью. Делая на ней акцент, вы привлекаете внимание зрителя и более ясно очерчиваете развитие событий во времени.

Зачастую аниматору приходится воспроизводить очень быстрые действия, например, внезапное исчезновение персонажа. Очень важно, чтобы зритель узнал о движении до того, как оно произойдет. В подобных случаях прием подготовки движения играет очень важную роль (рис. 8.46).

Рис. 8.46. Подготовительные движения при беге

Не пренебрегайте подготовкой движений персонажа только потому, что принимаемая поза вполне обычная. Подготовка не обязательно обозначается большой паузой или заметным перемещением частей тела. Она может быть короткой и едва уловимой, и занимать всего несколько кадров (рис. 8.47).

Рис. 8.47. Прежде чем засунуть руку в шляпу, персонаж изогнет запястье кверху

Упражнение 2. Метод подготовки

Чтобы освоить прием подготовки, смоделируйте прыжок персонажа, исчезающего за пределами кадра. До начала работы поднимитесь со стула и сделайте не-, большой прыжок. Обратите внимание на то, как вы сгибаете колени и отводите руки назад, готовясь к прыжку. Проведите хронометраж, воспользовавшись секундомером.

1. Придайте персонажу расслабленную позу.

2. Отведите руки персонажа назад и согните его колени, выполняя подготовку к прыжку. Для поддержания равновесия тело должно наклониться вперед и вниз. Подготовка дрлжна занимать примерно 1/4-1/2 секунды.

3. Воспроизведите прыжок. Выпрямите тело персонажа и вытяните его руки. Затем выпрямите ноги персонажа в прыжке и наклоните его вперед. Выполнение действия должно занимать всего несколько кадров.

4. Выполните тестовый рендеринг, подкорректируйте позы и время выполнения.

К этому примеру можно добавить некоторые детали. Во-первых, во время прыжка действие начинается с рук. Ноги не отрываются от земли одновременно: отставание одной ноги от другой на кадр или два делает прыжок более естественным. И, наконец, помните, что персонаж летит по параболической (дугообразной) траектории.

Принятие позы

Итак, прием подготовки используется для того, чтобы начало движения персонажа выглядело естественным. Окончание движения также происходит не мгновенно. Обычно тело останавливается постепенно, пока не примет нужную позу. Как и подготовка, этот процесс является естественной составляющей движения и может утрироваться художником-аниматором. Представьте, что персонаж указывает на что-то пальцем. Перед началом действия рука подготавливается к движению. Если оно 'выполняется быстро, то рука, как правило, не сразу принимает естественное положение, в котором она выпрямлена не полностью, а вытягивается немного дальше. Через несколько мгновений рука занимает такое положение, в котором ее мышцы расслаблены (рис. 8.48). Если анимация выполняется методом компоновок, то в течение нескольких кадров следует изображать неправильную позу, а затем вернуться к требуемому положению.

Рис. 8.48. Кадры анимации персонажа, который указывает на что-то рукой

Вторичное движение

До сих пор мы рассматривали движения основных частей тела. Но многие другие его части также движутся. Художники-аниматоры называют их движение вторичным. Сюда относятся жесты, прикосновения и подергивания, которые делают персонаж запоминающимся. Рассмотрим анимацию, в которой сидящий на стуле ребенок болтает ногами во время еды. Первичными движениями в данном примере являются действия, связанные с едой, а вторичными - болтание ногами, благодаря воспроизведению которого персонаж становится более правдоподобным и оригинальным.

Лучше всего имитировать вторичное действие, налагая его на первичное. Вначале создается анимация основного движения. После его коррекции добавляются вторичные действия, небольшие дополнительные штрихи, которые не должны искажать смысл кадра. Помните, в анимации одномоментно должно выполняться только одно действие. Вторичные действия служат «мостиком» между основными. Если они становятся слишком заметными, то содержание кадра меняется.

Другое дело, если с помощью жестов нужно показать состояние персонажа. Если при разговоре он все время зажимает нос, вероятно, ему хочется чихнуть. Представьте героя, который то и дело смотрит на часы. Это вторичное движение демонстрирует, что действующее лицо кого-то ждет.

Термин «вторичное движение» обычно используется для описания любых действий, кроме основного, например, движения развевающихся волос или частей одежды. Хотя данный термин стал частью профессионального жаргона художников-аниматоров, многие из подобных действий относятся к категории наложения и последействия (доводки).

Наложение и доводка

Когда персонаж останавливается, не все части его тела прекращают свое движение одновременно. По инерции они еще продолжают двигаться какое-то время. Движение частей тела после остановки персонажа называется последействием, или доводкой (follow-through). Эти движения определяются в основном законами физики, а не желаниями персонажа.

Представьте себе собаку с большими висячими ушами. После того как она остановится, ее уши продолжают двигаться подобно маятнику. В этом движении большую роль играет рассмотренный нами эффект запаздывания (рис. 8.49-8.52). Наложение (overlap) почти идентично доводке, поскольку оно также включает вторичное движение тела. Само тело состоит из множества частей, которые двигаются по отдельности, - например, живот толстого персонажа колышется при ходьбе, накладываясь в течение нескольких кадров на движение туловища в целом. Как и сжатие-растяжение, эти эффекты воспроизводятся при помощи модуля динамики мягких тел.

Доводка используется для имитации движения конечностей тела. Как правило, движение начинается с бедер, а затем в него на протяжении нескольких кадров вовлекаются позвоночник и руки. Представьте себе легкоатлета, который собирается выполнить прыжок в длину. После того, как его ноги коснутся земли, может пройти несколько кадров, пока руки не переместятся вперед. При этом они могут раскачиваться как маятник.

Важно правильно совмещать наложение действий в сцене. Предметы не движутся одновременно. Представьте, что по сцене ходит несколько персонажей. Анимация, в которой они одновременно начнут движение, будет выглядеть неестественно. Поэтому целесообразнее разделить по времени начало их движения.

Рис. 8.49. Собака останавливается не мгновенно

Рис. 8.50. Вначале останавливаются ее передние лапы...

Рис. 8.51. ...затем уши; ошейник и хвост продолжают двигаться по инерции

Рис. 8.52. ...и останавливаются через несколько кадров

Упражнение 3. Использование эффектов принятия позы, наложения и доводки

Воспроизведем вторую фазу прыжка из предыдущего упражнения - приземление персонажа. На этом примере мы рассмотрим эффекты доводки, наложения и принятия позы. Для начала сами прыгните и понаблюдайте, что происходит при приземлении: колени сгибаются, смягчая толчок, а руки выносятся вперед.

1. В течение нескольких кадров персонаж летит. Перед приземлением он слегка сгибает ноги в коленях, выносит бедра вперед и отводит руки и плечи назад.

2. Двумя кадрами позже персонаж касается земли. Его ноги приземляются на пятки и тормозятся. Остальные части тела продолжают движение.

3. Спустя следующие два кадра импульс тела все еще направлен вниз и вперед, что приводит к сгибанию ног в коленях и наклону туловища для смягчения толчка. Руки отведены назад.

4. Тело испытывает отдачу и через три кадра начинает подниматься. Позвоночник и колени постепенно выпрямляются. Руки выносятся вперед, и начинается выполнение доводки.

5. Еще четыре кадра тело проходит мимо конечного положения. Позвоночник и ноги практически выпрямлены, руки останавливаются над головой и начинают обратное движение вниз.

6. Через шесть кадров персонаж принимает конечную позу. Позвоночник и ноги немного сгибаются, что делает позу расслабленной. Руки свободно висят.

7. Выполните тестовый рендеринг, подправьте позу и откорректируйте синхронизацию. Объедините эту сцену приземления с прыжком из предыдущего примера. Помните, что центр тяжести персонажа во время прыжка должен двигаться по плавной параболической траектории.

Циклы

Один из способов сэкономить время при выполнении анимации заключается в использовании циклов. Цикл - это повторяющаяся последовательность кадров. Представьте себе человека, едущего на велосипеде. Ноги на педалях совершают регулярное циклическое движение (рис. 8.53). После выполнения анимации одного цикла вращения педалей ключевые кадры копируются требуемое число раз.

В классической анимации подобные движения имитируются с помощью повторяющихся рисунков. В компьютерной анимации ключевые кадры копируются на другие участки на шкале времени, причем последний кадр первого цикла должен совпадать с первым кадром следующего.

Большинство пакетов имеет функцию автоматического выравнивания кадров, которая позволяет выполнить плавный переход и обеспечивает необходимое количество повторов цикла. Данную операцию можно выполнять и вручную. Для этого перед началом анимации скопируйте первый кадр первого цикла в первый кадр следующего цикла.

К сожалению, при использовании циклов повторяющиеся движения быстро теряют новизну и становятся неинтересными. Нежелательных последствий можно избежать, если воспроизводить цикл только для части движений персонажа. Предположим, персонаж идет. Можно циклически повторять движение ног и рук, изменяя анимацию верхней части тела, чтобы удержать внимание зрителя.

Рис. 8.53. Кадр циклической анимации

Удержание позы

Часто персонаж должен удерживать позу или быть неподвижным в течение какого-то времени - от нескольких кадров до нескольких секунд. Такой эффект называется удержанием позы. В традиционной анимации подобные сцены создаются при показе одного рисунка на экране в течение заданного времени. Но в компьютерной анимации обычно возникают проблемы. По необъяснимой причине - возможно, из-за большей реалистичности данного способа съемки - персонаж, остающийся в неподвижном положении в течение нескольких кадров, «умирает», и сцена с ним выглядит так же, как остановленный кадр видеофильма (рис. 8.54).

Чтобы обойти эту проблему, непрерывно перемещайте персонажа, хотя бы незначительно. Для этого существует ряд приемов. Один из них заключается в создании изменяемой позы. Если фаза занимает всего несколько кадров, можно создать два варианта одной позы, а также промежуточные положения при помощи компьютера.

Если поза удерживается в течение нескольких секунд, необходимо задействовать другой метод, в котором используются вторичные действия. Необходимо выполнить наложение большого числа едва заметных движений: персонаж может переносить вес тела с ноги на ногу (рис. 8. 55), слегка шевелить рукой, наклонять голову или моргать. Если вы умеете выполнять анимацию грудной клетки, покажите, как он дышит. Необходимо наложить эти действия друг на друга. Ваша задача состоит в том, чтобы персонаж оставался неподвижным, но «живым».

В качестве упражнения попытайтесь простоять без движения в течение нескольких минут. Обратите внимание на то, что тело находится в непрерывном движении. Вы дышите, переносите вес с ноги на ногу, моргаете и т.д. Благодаря аналогичным действиям персонаж становится более правдоподобным.

Кроме того, не забывайте про окружающую обстановку и имитируйте дуновения ветра, влияние на поведение действующих лиц холода или зноя, воссоздавайте движение тел под действием силы тяжести и т.д. Если персонаж держит руку поднятой, то под действием силы тяжести она время от времени немного опускается. Волосы героя развеваются от порывов ветра. Если на улице холодно, то логично изобразить дрожащего персонажа.

Рис. 8.54. Неподвижный персонаж, поза которого выглядит неестественно

Рис. 8.55. Тот же персонаж, но его положение слегка изменено

Соединение различных методов

В предлагаемых упражнениях используется большинство рассмотренных нами методов. Воспользуйтесь ими для совершенствования навыков.

Упражнение 4. Движения встающего персонажа

При воспроизведении движений встающего персонажа среди прочих используются методы подготовки, запаздывания, наложения и доводки. Перед тем как приступить к выполнению упражнения, несколько раз встаньте со стула. Обратите внимание, как при этом движется тело. Вначале вы откидываетесь назад, готовясь к движению, затем наклоняетесь вперед и встаете. Основные фазы движения ясны, но как рассчитать время его выполнения? По секундомеру засеките время, в течение которого вы встаете, и используйте его для расчета протяженности кадров. Можете воспользоваться приведенными значениями и изменить их в соответствии со своими требованиями.

Загрузите модель персонажа в программу. Создайте куб, на котором будет сидеть персонаж.

1. Усадите персонаж в расслабленной позе.

2. Прежде чем встать, персонаж должен подготовиться к движению. Поверните верхнюю часть тела на уровне бедер назад. Как и в упражнении с прыжком, отведите руки немного назад. Это вторая поза, которая должна следовать примерно через 1 /4— 11 /2 секунды после первой.

3. При подъеме со стула персонаж наклоняется вперед. Под действием импульса верхней части тела его нижняя половина отрывается от стула, и вес переносится на ноги. Поверните верхнюю часть тела вперёд и колени так, чтобы нижняя часть фигуры слегка оторвалась от стула. Вытяните руки вперед, чтобы поддержать равновесие персонажа; движение рук должно отставать от движения тела на несколько кадров. Эта фаза обычно занимает примерно 1 /4-1 /2 секунды.

4. Воссоздайте позу стоящего персонажа. Помните, что ноги должны твердо стоять на земле. Закрепите их методом инверсной кинематики или с помощью манипулирования ключевыми кадрами. Выполнение этой фазы может занимать от 1 /2 до 1 секунды. Руки еще некоторое время двигаются и останавливаются на несколько кадров позже, чем тело.

5. Просчитайте промежуточные положения на компьютере. Если он у вас достаточно мощный, проиграйте сцену сразу же. Можно вначале выполнить тестовый рендеринг. Скорректируйте позы и продолжительность кадров.

Упражнение 5. Анимация мешка с мукой

В данном примере мешок с мукой спрыгивает с подставки и приземляется. Выполните анимацию сцены методом перехода от позиции к позиции, набросав каждую из основных фаз. Затем рассчитайте время компоновок, чтобы точно передать ощущение веса мешка. Наконец, просчитайте промежуточные положения на компьютере и проведите заключительную корректировку сцены.

1. Создайте простую декорацию, состоящую из коробки и пола.

2. Поместите на сцену мешок с мукой. Установите его в некотором начальном положении. Лучше всего выбрать асимметричную позу.

3. Чтобы мешок прыгнул, согните его в области талии. Эта фаза должна занимать примерно 6-8 кадров.

4. Создайте позу, соответствующую моменту отрыва мешка от коробки. Вытяните его вверх, оставляя нижнюю часть на коробке. Отведите на эту фазу примерно 4-6 кадров.

5. Подготовьте позу, соответствующую верхней точке прыжка. В этот момент мешок не должен быть растянут. Не забывайте про ускорение в начале движения и торможение в конце, а также про то, что мешок перемещается по параболической траектории. Его ноги выносятся вперед, готовясь к приземлению. Эта фаза занимает 8-12 кадров.

6. Создайте позу, соответствующую моменту приземления. В этот миг сила тяжести растягивает нижнюю часть мешка. Как правило, ноги касаются земли не одновременно, поэтому лучше сделать асимметричную позу. Данная фаза должна занимать 8-12 кадров.

7. После того, как мешок ударится о землю, он сожмется, и, возможно, даже слегка согнется. Эта фаза занимает 4-8 кадров.

8. И, наконец, мешок стоит в устойчивой позе. Чтобы занять ее, он может сделать шаг вперед. После создания всех поз скорректируйте время выполнения различных фаз, чтобы максимально правдоподобно передать ощущение веса мешка. Данная фаза должна составлять 6-12 кадров.

9. Теперь скорректируйте время принятия основных поз для наложения движений и доводки. Приведенные значения являются весьма приближенными. Поэкспериментируйте, чтобы научиться рассчитывать время и правильно имитировать движение.

Заключение

В этой главе вы изучили основные принципы анимации: сжатие-растяжение, подготовку и вторичное движение. Они определяют, как и когда нужно размещать ключевые кадры при работе над роликами. Кроме того, были представлены базовые приемы, используемые во многих пакетах трехмерной графики, и рассмотрена их связь с принципами анимации. Были показаны способы задания ключевых кадров и работы с ними. Эти знания позволят вам лучше управлять персонажами и их движением.



Уроки анимации

Рейтинг квестов в реальности на сайте QuestsGuru Все лучшие квесты в Москве, Санкт-Петербурге и других городах России. Отзывы, рецензии и обзоры квестов. Выбор из более 300 квестов в реальности на 2015 год.