Компьютерная анимация - Computer animation


Из Википедии, свободной энциклопедии
Пример компьютерной анимации , которая производится в « захват движения техники»

Компьютерная анимация это процесс , используемый для создания анимированных изображений. Более общий термин компьютерной графики (CGI) включает в себя как статические , так и динамические сцены изображения, в то время как компьютер анимация только относится к движущимся изображениям. Современная компьютерная анимация обычно использует 3D компьютерной графики , хотя 2D компьютерная графика все еще используются для стилистической, низкой пропускной способностью, и быстрее в режиме реального времени визуализации . Иногда цель анимации сам компьютер, но иногда фильм , как хорошо.

Компьютерная анимация в основном цифровой преемник движения стоп методов с использованием 3D - моделей, а также традиционные анимации методы с использованием кадр за кадром анимации 2D иллюстраций. Компьютерная анимация , более управляема , чем другие процессы более физически основанных, построение миниатюр для выстрелов эффектов или найм дополнительных услуг для массовки, и потому , что она позволяет создавать изображения , которые не было бы возможно с использованием любой другой технологии. Он также может позволить один графика для создания такого контента без использования актеров, дорогих частей набора, или реквизита . Для того, чтобы создать иллюзию движения, изображение отображается на мониторе компьютера и повторно заменен новым имиджем , который похож на него, но немного продвинулись во времени ( как правило , со скоростью 24, 25 или 30 кадров / секунду). Этот метод идентичен тому , как иллюзия движения достигается с помощью телевизионных и кинофильмов .

Для 3D - анимации , объекты (модель) построены на мониторе компьютера ( по образцу) и 3D рисунки сфальсифицированы с виртуальным скелетом . Для 2D анимации фигуры, отдельные объекты (иллюстрация) и отдельные прозрачные слои используются с или без этого виртуального скелета. Тогда конечности, глаза, рот, одежда и т.д. фигуры перемещаются аниматора на ключевых кадрах . Различия во внешнем виде между ключевыми кадрами автоматически вычисляется с помощью компьютера в процессе , известном как промежуточные кадры или морфинг . И, наконец, анимация оказывается .

Для 3D - анимации, все кадры должны быть оказаны после того , как моделирование завершено. Для векторной анимации 2D, то рендеринг процесс является ключевым процессом кадра иллюстрации, в то время как кадры анимации движений оказываются по мере необходимости. Для предварительно записанных презентаций, оказанные кадры передаются в другой формат или носитель, как цифровое видео. Кадры также могут быть оказаны в режиме реального времени , как они представлены в конечных пользователях аудитории. Низкие анимации пропускной способности , передаваемые через Интернет (например , Adobe Flash , X3D ) часто используют программное обеспечение на компьютере конечных пользователей для визуализации в режиме реального времени в качестве альтернативы потоковых или предварительно загруженной анимации с высокой пропускной способностью.

объяснение

Для того, чтобы обмануть глаз и мозг , думая , что они видят плавно двигающийся объект, фотографии должны быть сделаны примерно в 12 кадров в секунду или быстрее. (А кадр один полный образ.) При скорости выше 75-120 кадров в секунду, никакого улучшения гладкости реализма или не воспринимаемое из - за способом глаз и мозг оба процесс изображения. При скоростях ниже 12 кадров в секунду, большинство людей могут обнаружить подергивание , связанное с чертежом новых образами, умаляет иллюзии реалистичного движения. Обычная рисованная анимация мультфильма часто использует 15 кадров в секунду, чтобы сэкономить на количестве рисунков , необходимых, но это, как правило , принято из - за стилизованную природу мультфильмов. Для получения более реалистичных изображений, компьютерная анимация требует более высокой частоты кадров.

Фильмы видели в кинотеатрах в Соединенных Штатах работают на 24 кадров в секунду, что вполне достаточно, чтобы создать иллюзию непрерывного движения. При высоком разрешении, используются адаптеры.

история

Ранний цифровой компьютерной анимации был разработан в Bell Telephone Laboratories в 1960 - е годы Эдвард Е. Заяц, Фрэнк У. Синден, Кеннет С. Knowlton и А. Майкл Нолл. Другая цифровая анимация была также практикуется в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора .

В 1967 годе компьютерная анимация под названием «Колибри» была создана Чарльзом Кери и Джеймс Шаффер.

В 1968 годе , компьютерная анимация под названием « Китти » была создана с БЭСМОМ -4 Николаем Константиновым, изображающий кошку передвигаться.

В 1971 году, компьютерной анимации под названием «Metadata» была создана, показывая различные формы.

Одним из первых шагов в истории компьютерной анимации был продолжением 1973 фильма Westworld , научно-фантастического фильма об обществе , в котором роботы живут и работают среди людей. Продолжение, Мир будущего (1976), использовали 3D каркасного изображения, который показал компьютерный анимационный рук и лица и создан Университет штата Юта выпускников Кэтмелл и Фред Parke . Эти образы первоначально появились в их студенческом фильме Компьютер анимированные руки , которые они закончили в 1972 году.

Разработки в CGI - технологии сообщают каждый год на SIGGRAPH , ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивных методов , которые посещают тысячи компьютерных специалистов каждый год. Разработчики компьютерных игр и 3D видеокарт стремятся достичь того же качества изображения на персональных компьютерах в режиме реального времени , как это возможно для CGI фильмов и анимации. С быстрым продвижением качества рендеринга в реальном времени, художники начали использовать двигатели игры , чтобы сделать неинтерактивные фильмы, которые привели к художественной форме Machinima .

Самый первый полнометражный компьютерный анимационный телесериал был ReBoot , который дебютировал в сентябре 1994 года; серии о приключениях персонажей , которые жили внутри компьютера. Первый полнометражный компьютерный анимационный фильм Toy Story (1995), которая была сделана Pixar . Это последовало приключение , сосредоточенное вокруг игрушек и их владельцев. Этот новаторский фильм был также первым из многих полностью компьютерных анимационных фильмов.

методы анимации

В этом .gif в виде 2D флэш - анимации, каждый «палка» на рисунке это ключевые кадры с течением времени , чтобы создать движение.

В большинстве систем 3D компьютерной анимации, аниматор создает упрощенное представление анатомии персонажа, который является аналогом скелета или фигурки . Они по умолчанию расположено в положение по умолчанию , известное как затруднительная позе . Положение каждого сегмента скелета модели определяется анимации переменных или аварцев для краткости. В человеческих и животных персонажей, многие части скелетной модели соответствуют фактическим костям, но скелетная анимация также используются для анимации других вещей, с чертами лица (хотя и другие методы для анимации лица существует). Символ «Вуди» в Toy Story , к примеру, использует 700 аваров (100 в одиночку лице). Компьютер обычно не оказывает скелетную модель непосредственно (она невидима), но это не использовать скелетную модель , чтобы вычислить точное положение и ориентацию этого определенного характера, который в конечном счете , оказанный в изображение. Таким образом, изменяя значения авар с течением времени, аниматор создает движение, делая характер переход от кадра к кадру.

Есть несколько способов для создания аварских значений для получения реалистичного движения. Традиционно аниматоры манипулировать аваров напрямую. Вместо того , чтобы установить авар для каждого кадра, они обычно устанавливают авар в стратегических точках (кадры) во время , и компьютер Interpolate или анимацию движения между ними в процессе , называемом ключевыми кадрами . Keyframing ставит контроль в руках аниматора и имеет корни в рисованной традиционной анимации .

В отличие от этого , новый метод , называемый захват движения делает использование живого действия кадры. При компьютерной анимации управляется захвата движения, настоящий исполнитель действует вне сцены , как если бы они были персонажу быть анимированными. Его / ее движение записывается на компьютер с помощью видеокамеры и маркеров и производительность затем применяется к анимированному персонажу.

Каждый метод имеет свои преимущества и в 2007, игры и фильмы с помощью одного или обоих этих методов в производстве. Keyframe анимация может производить движения , которые было бы трудно или невозможно разыгрывают, в то время как движение захвата может воспроизводить тонкости конкретного актера. Например, в 2006 фильма Пираты Карибского моря: Сундук мертвеца , Билл Найи при условии , что производительность для персонажа Дэйви Джонса . Несмотря на то Найи не появляется в самом фильме, фильм пользу от его исполнения, записывая нюансы его языка тела, позы, мимики и т.д. Таким образом , захват движения целесообразно в тех случаях , когда требуется правдоподобно, реалистичное поведение и действия , но типы символов , необходимых превышают то , что может быть сделаны в течение обычных костюмов.

моделирование

3D компьютерной анимации сочетает в себе 3D - модели объектов и запрограммированный или ручной «ключевые кадры» движения. Эти модели построены из геометрических вершин, граней и ребер в 3D системы координат. Объекты скульптурные так же, как реальные глины или гипс, работающие от общих форм к конкретным деталям с различными инструментами лепки. Если 3D - модель не предназначена , чтобы быть сплошной цвет, он должен быть окрашен « текстуры » для реализма. Совместная костная система / анимация настроена деформировать модель CGI (например, чтобы сделать гуманоида модель ходьбы). В процессе , известном как такелаж , виртуальная марионетка даются различными контроллеры и ручек для управления перемещением. Данные анимации могут быть созданы с помощью захвата движения , или ключевые кадры человеком аниматора, или комбинации этих двух.

3D модели сфальсифицированы для анимации может содержать тысячи контрольных точек - например, «Вуди» из Toy Story использует 700 специализированных контроллеров анимации. Ритм и Оттенки студия трудились в течение двух лет , чтобы создать Аслан в фильме Хроники Нарнии: Лев, колдунья и волшебный шкаф , который имел около +1851 контроллеров (742 только в лице). В фильме 2004 Послезавтра , конструкторам пришлось создавать силы экстремальных погодных условий с помощью видео ссылки и точных метеорологических фактов. Для 2005 ремейка в Кинге - Конге , актер Энди Серкис был использован , чтобы помочь дизайнерам определить выгодное расположение в горилле в кадре и использовали свои выражения для моделирования «человеческой» характеристики на существо. Серкис ранее озвучивал и производительность Голлума в Толкиена «s Властелин колец трилогия.

Оборудование

Луч-прослежена 3-D модель гнезда внутри куба, и гнездо в одиночку ниже.

Компьютерная анимация может быть создана с помощью компьютера и программного обеспечения анимации. Некоторая впечатляющая анимация может быть достигнута даже с базовыми программами; Однако, рендеринг может занять много времени на обычном домашнем компьютере. Профессиональные аниматоры кино, телевидение и видеоигры могли бы сделать фотореалистичную анимацию с высокой детализацией. Этот уровень качества для фильма мультипликации бы сотни лет , чтобы создать на домашнем компьютере. Вместо этого, многие мощные рабочие станции используются компьютеры. Графические рабочие станции компьютеры используют два на четыре процессор, и они гораздо более мощные , чем фактический домашнего компьютер и специализированы для рендеринга. Большое количество рабочих станций (известное как « визуализация ферма » ) объединено в сети , чтобы эффективно действовать как гигантский компьютер. Результат является компьютерным анимационным фильмом , который может быть завершен в количестве от одного до пяти лет (однако, этот процесс не состоит исключительно из рендеринга). Рабочая станция обычно стоит $ 2,000-16,000 с более дорогими станциями в состоянии оказать гораздо быстрее из - за более технологически продвинутые аппаратные средства , которые они содержат. Профессионалы также использовать цифровые кинокамеры , движение / захват производительности , bluescreens , редактирование фильма программное обеспечение , реквизит и другие инструменты , используемые для фильма анимации.

Лицевая анимация

Реалистическое моделирование черт лица человека является как один из самых сложных и востребованных элементов компьютерной графики. Компьютерная анимация лица является очень сложной областью , где модель , как правило , включает в себя очень большое количество анимации переменных. С исторической точки зрения, первые SIGGRAPH учебники по государства искусства в анимации лица в 1989 и 1990 годах оказался поворотным пунктом в этой области путем объединения и консолидации нескольких научных элементов и вызвала интерес у ряда исследователей.

Лица Действие Система кодирования (с 46 «единицами действия», «губы прикуса» или «косоглазие»), которые были разработаны в 1976 году, стала популярной основой для многих систем. Уже в 2001 году, в формате MPEG-4 включены 68 Face параметры анимации (ФАП) для губ, челюстей и т.д., а поле был достигнут значительный прогресс с тех пор и использование лицевой микровыражение увеличилось.

В некоторых случаях аффективное пространство , то ПАД эмоциональное состояние модель , может быть использовано для назначения конкретных эмоций на лицах аватар . При таком подходе, модель ПАД используется в качестве эмоционального пространства на высоком уровне , а нижний уровень пространства является MPEG-4 , лицевой анимации Параметры (FAP). Среднего уровня Частичные Параметры Expression (РЕР) пространство затем используется в структуре двухуровневой - отображение PAD-ПЭП и модель перевода РЕР-FAP.

Реализм

Реализм в компьютерной анимации может означать сделать каждый кадр выглядеть фотореалистичным , в том смысле , что сцена оказанная походить на фотографии или сделать анимации персонажей правдоподобны и реалистичны. Компьютерная анимация также может быть реалистичной с или без фотореалистичной визуализации .

Одна из самых больших проблем в области компьютерной анимации были создание человеческих персонажей , которые выглядят и двигаются с высокой степенью реализма. Часть трудностей в создании приятных, реалистичные человеческие характеров является сверхъестественной долиной , концепция которой люди аудитория (до точки) , как правило, имеет более отрицательный, эмоциональный отклик , как человек реплика выглядит и действует все более и более человечный. Фильмы , которые пытались фотореалистичные человеческие характеры, такие как Полярный экспресс , Беовульф и A Christmas Carol подвергались критике как «ползучий» и «замешательство».

Цель компьютерной анимации не всегда подражать живое действие настолько близко , насколько это возможно, так много анимационных фильмов , а не особенность персонажей , которые антропоморфные животные, вымышленные существа и персонажи, супергерой или иначе имеет нереалистичные, мультяшную пропорцию. Компьютерная анимация также может быть адаптирована для имитации или замены других видов анимации, как традиционной анимации движения остановки (как показано на смывается или Лего Movie ). Некоторые давние основные принципы анимации , как сквош и стрейч, призыв к движению , которое не является строго реалистичны, а также такие принципы , до сих пор видим широкое применение в компьютерной анимации.

Фильмы

CGI - пленка , изготовленная с использованием Машиниму

CGI короткие фильмы были выпущены в качестве независимой анимации с 1976 г. Одним из первых примеров анимационного полнометражного фильма , чтобы включить CGI анимации был 1983 японским аниме фильм Golgo 13: Профессиональный . Популярность компьютерной анимации (особенно в области спецэффектов ) взлетела в течение современной эры американской анимации . Первый полностью компьютерный анимационный фильм был Toy Story (1995), но VeggieTales является первой американской полностью 3D компьютерной анимации серии продаются непосредственно (сделано в 1993 году); его успех вдохновил другие серии анимации, такие как Reboot в 1994 году.

Анимационные студии

Некоторые известные производители компьютерных анимационных фильмов включают в себя:

веб-анимация

Популярность сайтов , которые позволяют пользователям загружать свои собственные фильмы для просмотра других пользователей создали растущее сообщество любительских компьютерных аниматор. С утилиты и программы часто включены бесплатно с современными операционными системами , многие пользователи могут сделать свои собственные анимационные фильмы и шорты. Несколько свободных и с открытым исходным кодом анимации программных приложений , существуют также. Легкость , с которой эти анимации могут быть распределены привлекает профессиональные анимации талант также. Такие компании, как PowToon и GoAnimate попытка преодолели разрыв, предоставляя любитель доступ к профессиональной анимации как клип .

Самые старые (наиболее отсталые совместимый) веб-анимации в анимированный GIF формат, который может быть загружен и видели в Интернете легко. Тем не менее, растровый графический формат GIF анимации замедляет загрузки и частоту кадров, особенно с большими размерами экрана. Растущий спрос на более качественные веб-анимации был встречен векторной графики альтернативе , которая опиралась на использование плагина . В течение многих десятилетий, флэш - анимации были наиболее популярным форматом, пока сообщество веб - разработки не отказались от поддержки для игрока Flash - плагин. Веб - браузеры на мобильных устройствах и мобильных операционных систем никогда полностью не поддерживает Flash - плагин.

К этому времени пропускная способность интернет и скорость загрузки увеличивается, что делает растровые графические анимации более удобным. Некоторые из более сложных векторной графики анимации имели более низкую частоту кадров из - за сложную визуализацию , чем некоторые из растровых графических альтернатив. Многие из GIF и Flash - анимации уже были преобразованы в цифровые видео форматов, которые были совместимы с мобильными устройствами и уменьшенных размерами файлов через сжатие видео технологии. Однако, совместимость все еще проблематично , так как некоторые из популярных видео форматов , таких как Apple, QuickTime и Microsoft Silverlight , необходимых плагинов. YouTube , самый популярный веб - сайт просмотра видео, также опираясь на плагин флэш для доставки цифрового видео в Flash Video формате.

Последние альтернативы HTML5 совместимые анимации. Такие технологии, как JavaScript и CSS анимации сделал секвенирования перемещение изображений в HTML5 веб - страниц более удобным. SVG анимация предложила векторную графику альтернативы оригинальной Flash - графический формат, SmartSketch . YouTube предлагает альтернативу HTML5 для цифрового видео. APNG (анимированные PNG) предложила растровую графической альтернативу анимированных GIF - файлы , что позволяет прозрачности многоуровневой не доступна в формате GIF

Подробные примеры и псевдокод

В 2D компьютерной анимации, движущиеся объекты часто называют « спрайтов » . Спрайт изображение , которое имеет место , связанное с ним. Расположение спрайта изменилось незначительно, между каждым текущим кадром, чтобы сделать спрайт по всей видимости, двигаться. Следующий псевдокод делает спрайты движения слева направо:

var int x := 0, y := screenHeight / 2;
while x < screenWidth
drawBackground()
drawSpriteAtXY (x, y) // draw on top of the background
x := x + 5 // move to the right

Компьютерная анимация использует различные методы для создания анимации. Чаще всего , сложные математический используются для управления сложных трехмерных многоугольников , применять « текстуру », освещение и другие эффекты на полигоны и , наконец , делает полное изображение. Сложный графический пользовательский интерфейс может быть использован для создания анимации и организовать свою хореографию. Другой метод , называемый конструктивной твердая геометрией определяет объекты путем проведения булевых операций на правильной форме, и имеет то преимущество , что анимация может быть точно производится при любом разрешении.

Компьютерная помощь по сравнению с помощью компьютера

Для анимации средства, в переносном смысле, чтобы «дать жизнь». Есть два основных метода, которые аниматоры обычно используют для достижения этой цели.

Компьютерная анимация обычно классифицируются как двухмерной ( 2D ) анимация. Чертежи либо рисованные (карандаш к бумаге) или в интерактивном режиме обращается (на компьютере) с использованием различных приборов , помогающими и расположены в конкретные программных пакеты. В программном пакете, создатель помещает рисунки в различные ключевые кадры , которые в основном создают контуры наиболее важных движений. Затем компьютер заполняет в «в промежутке между кадрами», процесс обычно известен как Tweening . Компьютерная анимация использует новые технологии для создания контента быстрее , чем это возможно с традиционной анимацией , в тот же время сохраняя стилистические элементы традиционно нарисованных персонажей или объектов.

Примеры пленок , полученные с использованием компьютерной Assisted анимации являются Русалочка , Спасатели в Австралии , Красавица и Чудовище , Алладин , Король Лев , Покахонтас , Горбун из Нотр - Дам , Геркулес , Мулан , Дорога в Эль - Дорадо и Тарзана .

Компьютерная анимация известна как трехмерной ( 3D ) анимация. Создатели разработки объекта или символа с X, Y и на оси Z. Нет карандаш на бумагу чертежей не создают путь генерируемого компьютера анимации работу. Объект или персонаж , созданный затем будут приняты в программное обеспечение, ключ обрамление и Tweening также осуществляется в сгенерированных компьютером анимации , но также много методов , используемых , которые не относятся к традиционной анимации . Аниматоры могут нарушать физические законы, используя математические алгоритмы , чтобы обмануть массы , силы и силы тяжести постановления. Фундаментально, масштаб времени и качества , можно сказать, что предпочтительный способ получения анимации , как это две основные вещи , которые усиливаются с помощью компьютера генерируется анимации. Еще одним положительным аспектом CGA является тот факт , можно создать стадо существ , чтобы действовать независимо друг от друга , когда создается в качестве группы. Мех животного может быть запрограммирован , чтобы помахать на ветре и лежать ровно , когда идет дождь вместо программирования каждой пряди волос отдельно.

Несколько примеров компьютерной анимации фильмы Toy Story , замороженный , и Шрек .

Смотрите также

Рекомендации

Цитирование

Работа цитируется

  • Beane, Энди (2012). 3D Анимация Основы . Индианаполис, штат Индиана: John Wiley & Sons. ISBN  978-1-118-14748-1 .
  • Kuperberg, Марсия (2002). Руководство по компьютерной анимации: Для ТВ, игр, мультимедиа и Web . Focal Press. ISBN  0-240-51671-0 .
  • Magnenat Тальманн, Надежда ; Тельмана, Daniel (2004). Справочник виртуальных Людей . Wiley Publishing. ISBN  0-470-02316-3 .
  • Массон, Терренс (1999). CG 101: Компьютерная графика Промышленность Справочник . Digital Fauxtography Inc. ISBN  0-7357-0046-X .
  • Значит, Шон П. (28 декабря 2011). «Юта производства Pixar основателя Hand добавлен в Национальный реестр кинокартин» . Salt Lake Tribune . Источник Января 8, 2 012 .
  • Паива, Ана; Prada, Руи; Пикард, Розалинд W. (2007). «Синтез лица выражения с использованием PAD Эмоциональных параметров для китайского Выразительного Аватара». Эмоциональные вычисления и интеллектуальное взаимодействие . Springer Science + Business Media. ISBN  3-540-74888-1 .
  • Родитель, Рик (2012). Компьютерная анимация: Алгоритмы и методы . Огайо: Elsevier. ISBN  978-0-12-415842-9 .
  • Перейра, Фернандо CN; Ebrahimi, Touradj (2002). MPEG-4 книги . Нью - Джерси: IMSC Press. ISBN  0-13-061621-4 .
  • Parke, Фредерик я .; Уотерс, Keith (2008). Компьютерная анимация лица (2 - е изд.). Массачусетс: AK Peters, Ltd. ISBN  1-56881-448-8 .
  • Сито, Том (2013). Перемещение инноваций: История компьютерной анимации . Массачусетс: MIT Press . ISBN  978-0-262-01909-5 .

внешняя ссылка