1. Luento T Tietokoneanimaatio (6 op L) Tassu Takala Mediatekniikan laitos

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Sisältö •Henkilökunta ja suoritustapa •Kurssimateriaali •Animaation tuotantoprosessi •Teoreettinen näkökulma •Luentojen aihealueista •Liikkeen tallennus (motion capture) demo

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Yleistä •Suoritustapa –monta pientä harjoitustyötä, kullekin aikaa muutama viikko –tentti •Tarkka aikataulu sekä harjoitustöiden ja luentojen aiheet tulossa Noppaan •Kurssista vastaavat –luennot : Tassu Takala –harjoitustyöt : Klaus Förger

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Kurssimateriaali •Kirjallisuutta –Rick Parent: Computer Animation - Algorithms and Techniques (soveltuvin osin) –Watt&Watt: Advanced Animation and Rendering Techniques (myös hyödyllinen) •Luentomateriaali –tulee pääosin Noppaan •Valikoituja artikkeleita, tiedot www-sivuilla

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Kurssin tavoite Oppia tuntemaan riittävästi tekniikkaa, jotta ymmärtää syvällisesti animaatio-ohjelmien toimintaa ja rajoitteita, ja pystyy tarvittaessa toteuttamaan uusia toimintoja ja erikoistehosteita.

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Sovelluksia •Viihde: elokuvat / tv-ohjelmat, pelit, huvipuistot •Markkinointi: tv-mainokset, tuote/yritys-esittelyt •Tutkimus: tieteellinen visualisointi •Koulutus: havainnollistukset, oppimateriaali, simulaattorit •Käyttöliittymät ja palvelut: web-sivut, manuaalit, opasteet (mitä voi tehdä) •Suunnittelu (CAD), robotiikka

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Animaatioelokuvan tuotanto •Rooleja tuotantotiimissä: –tuottaja: managerointi –käsikirjoittaja: juonen kehittely –ohjaaja: näyttämötyö ja toiminnan ajoitus –graafinen suunnittelija: hahmot ja taustat –äänittäjä: vuorosanat, äänitaustat ja -efektit –animaattori(t): liikkeen täsmällinen toteutus •taiteilija (AD) + ohjelmoija (TD)

Perinteinen animaatio •Työn vaiheet: –Juonen käsikirjoitus –Kohtausten sommittelu –Taustan äänitys –Tarkka sommittelu –Ääninauhan jaksotus kuviksi –Liikkeiden ja hahmojen ääriasennot –Muutamien välikuvien piirtäminen –Kaikkien kuvien piirtäminen –Koekuvaus filmille (ääriviivat) –Kuvien kopiointi selluloidille –Kuvien väritys –Virheiden tarkastus –Lopullinen kuvaus filmille –Leikkaus ja viimeistely •Ongelmia: –Suuri materiaalimäärä •yksi kohtaus 5-30s x 25fps = •täysmittainen filmi (2h) = kuvaa –Paljon käsityötä  kallista Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Mitä iloa tietokoneesta voisi olla tässä?

tämän kurssin fokus ! Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Modeling Animation Rendering Post processing •Structural parameters (topology) •Coordinates & measures (geometry) •Other parameters (color, material, etc.) •Shape control points •Object paths •Camera paths •Light paths •Modeling transformation •View transformation & projection •Shading •Image processing effects, morphing •Title texts •Compositing •Sound: speech, foley effects, music •Editing, printing/encoding Tietokoneavusteinen animaatioprosessi

Mitä on animaatio? (teoriassa) •Aikariippuva systeemi, josta otetaan säännöllisin välein visuaalisia näytteitä –klassinen tapa rajoittuu valmiisiin kuviin sinänsä –simulaatio sallii kokeilevia muutoksia ohjausparametrit / näytetaajuus •Ohjausparametrit vaihtelevasti käyttäjän määräämiä –explicit control –keyframing + inbetweening –forward simulation –goal-directed inverse control –intercourse/dialogue with autonomous agents Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

Parametrinen periaate (1) •Mahdollisia kohteita –Esineet / hahmot –Taustat –Kamerat –Valaisimet •Mahdollisia tekijöitä –liikerata –asento –muoto –väri –materiaali- ominaisuudet, jne. Minkä hyvänsä kohteen mitä tahansa tekijöitä voi animoida

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Parametrinen periaate (2) •Parametrit = –skalaareita –vektoreita •Funktioiden graafinen esitystapa liikekäyrinä •Mahdolliset arvot (liikerata) ja aikariippuvuus erotettavissa toisistaan ajan funktiona

Animaatio signaalinkäsittelynä •Animaatio = tasavälisiä näytteitä aikariippuvasta systeemistä –inkrementaalinen laskenta –aliasoituminen –liikedatan digitaalinen suodatus Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

Kurssin aihealueita •keyframing, spline interpolation, time control •interpolating rotation, quaternions, slerp •forward and inverse kinematics •rigid body dynamics, physically based models, constraints •particle systems, vector fields, fluid dynamics •flocking, AI in motion •motion capture, tracking & editing •procedural generation: algorithmic shapes, L-systems, graftals, genetic algorithms, artificial life •shape deformation: non-linear transformations, flexible body physics •muita teemoja (sen verran kuin aikaa riittää): –sound effects, compositing, facial animation, lip-sync, real-time synchronization, interactive animation... ? *) *) riippuu osallistujien kokemuksesta

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Harjoitustöistä •ohjelmointiympäristö: C/C++ tai Java/Processing + OpenGL/OSG + muita kirjastoja •periaate: ohjelmoi tietynlainen liike, demonstroi se valmiita geometrisia malleja soveltaen –keyframing: position interpolation –keyframing: rotation –simple kinematics: walking legs –simple dynamics: particles and/or balls –flocking –algorithmic shapes –motion capture –virtual agents –etc. motion rendering models & shades images parameters aloitetaan tästä; muut teemat määritellään osallistujien taustasta riippuen

Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu Videoita aiemmilta kursseilta –Football (Latto, Sarmanne & Siltanen 2004) •proseduraalista (ohjelmoitua) animaatiota • /2004/harjoitustyot/loppuharkat.phtmlhttp:// /2004/harjoitustyot/loppuharkat.phtml –Jazzclub (Berg, Käpyaho & Larjo 2010) •mocap-harjoitustyö (näyttelyä + käsityötä)

Animaatio - luento 8 / Tassu harjoitus: liikedatan kerääminen •Alustus –Kameroiden kalibrointi –Markkereiden kiinnitys näyttelijään •Datan keruu (valmis ohjelmisto) –Markkeripisteiden tunnistus –3D-pisteiden rekonstruktio –Datapisteiden sovitus hahmoon •Soveltaminen (tehtävä) –nyt: liiketiedon lukeminen tiedostosta ja piirtäminen näkyville –myöhemmin: datan muokkaaminen uuteen tarkoitukseen Demo