3D grafiikka ja animaatio Animaation alkeet; Harri Airaksinen

Animaatio Ihmisen näköaisti on yhdistäjä – kuuloaisti erottelija Katsojalle näytetään yksittäisiä kuvia tietyllä taajuudella ja saadaan aikaan illuusio jatkuvasta muutoksesta Animaatiota voidaan tehdä monella eri tavalla: Kalvo (cel) animaatio (perinteisin) Pysäytetyt valokuvat (stop motion photography) Mocap – motion capture

Animaation yksikkö - frame - Frame = yksittäinen kuva Yhdessä sekunnissa tavallista animaatioita on normaalisti 30 framiä = 30 fps = 30 frames per sec. Elokuvassa yhdessä sekunnissa 24 framiä Interaktiivisessa reaaliaikasessa 3D:ssä 8 - 60 frames/sec. Otos (shot) – yhdellä kameralla keskeytymätön yksi kuvaus

Keyframe ja interpolaatio Keyframe = “avainkuva”, määritetään objektin paikka ja asento animaatiosekvensin tärkeimmissä kohdissa – tiedetään että liikkuvan objektin täytyy olla tässä paikassa tietyllä ajanhetkellä  3D Studio Max – Autokey Ohjelmisto laskee keyframejen väliin muodostuvat kuvat = interpoloi, miten päästään tuohon paikkaan käytettävissä olevalla määrällä kuvia

Keyframe ja interpolaatio Interpolaatiota käytetään laskemaan: objektin paikkaa tilassa objektin muodonmuutosta (morphing) muiden parametrien arvoja

Interpolaation tyyppit ja niiden vaikutus parametreihin vakiomuutos  kulmakerroin, miten nopeasti muutos tapahtuu vaihteleva muutos, muutos ei lineaarinen, myös paremetrin muutos ei ole lineaarinen  kiihtyvä, hidastuva

Interpolaation tyyppit ja niiden vaikutus parametreihin 3D Studio Max, Key Info, voidaan säätää objektin arvojen muuttumisen nopeutta ja tyyliä

Interpolaation tyyppit ja niiden vaikutus parametreihin Miten nämä ilmenevät animaatiossa?

Interpolation of Shape or attribute (MORPHING) Objektin muodon morphaus Esim. http://www.mikejs.com/graphics/morphs/ Objektin (esim.valon, kameran, teksturin, läpinäkyvyyden) attribuutin morphaus

Forward kinematics (FK) - etenevä kimematiikka - Jokainen eri liikkeen vaihe määritellään erikseen. Tarkempi ja “luonnollisempi” liike. Vie enemmän aikaa…

Inverse kinematics (IK) - käänteinen kimematiikka - Jos rankarakenne tehty hyvin, meidän ei tarvitse määritellä kuin liikkeen alku- ja lopputilanne, ohjelma laskee muut tarvittavat ja sallitut liikkeet.

Animointi matemaattisilla funktioilla Aalto funktiot (Wave Functions) Pinnan materiaalin animointi

Kameran animointi Kameran paikkaa muutetaan ajan funktiona - paikka muutos määrätään polulla (path) (2D käyrä) Kameran suunta: joko polua pitkin, kohti kohdetta tai kompinaatio näistä [The Art of 3-D Computer Animation and Imaging; Isaac Victor Kerlow]

Kameran animointi 3D Studio Max

Kameran animointi Muita kameran animointitapoja: Polttovälin (Focal Length) ja muut kamera liikeet (zoom) Syvyystarkkuus (Depth of Field) Valon animointi (voimakkuus,väri, paikka …)

Muita mielenkiintoisia animaation lähteitä Auringon animointi  liikkuvat varjot. Yleisesti: valonlähteiden pitäisi pysyä paikallaan, päälle – pois ja voimakkuuden säätö. Poikkeuksena otsalamppu Tuli ja hehkuvat kappaleet  katso kurssin materiaali, eri huijaustapoja

Muita mielenkiintoisia animaation lähteitä Hierarkiset rakenteet (rankarakenteet, skeletons) Animaatio vaikuttaa rakenteen muihin osiin [The Art of 3-D Computer Animation and Imaging; Isaac Victor Kerlow]

Muita mielenkiintoisia animaation lähteitä Hierarkiset rakenteet  rankarakenteet  nivelrakenteet  nivelten vapausasteet = monenko suuntaan nivel voi liikkua Pivot point

Animaation periaatteet Tarinankerronta tietokone animaatiossa perustuu ajastukseen, miten visuaaliset tapahtumat jaksottuvat = ajastus (timing): Toiminta (action) on edellä tarinaa: Animaatiohahmo reagoi ääneen, joka kuuluu kameranäkymän ulkopuolelta ja kääntää päätään. Hahmon toiminta edellä tarinaa, koska liike viestittää, että jotain tapahtuu, vaikka vielä emme tiedä mitä. Toiminta (action) on jäljessä tarinaa: Yleisö tietää mitä tulee tapahtumaan – animaatiossa annetaan vihje. Esim. piano putoaa katolta kohti animaatio- hahmoa – hahmo itse ei tiedä eikä reakoi.

Animaation periaatteet Animaatio on kombinaatio ajastuksesta, nopeudesta, rytmistä ja koreografiasta  tunnelma: Ensi- ja toissijaiset liikkeet Päällekkäiset tapahtumat/liikkeet Porrastetut tapahtumat/liikkeet Viivästetyt tapahtumat/liikkeet

Animaation periaatteet - tuotantoputki - Esituotanto (Preproduction): kaikki projektiin liittyvä määrittely, suunnittelu ennen mallinnuksen alkua = screenwriting, projektin managerointi, storyboarding, ulkoinen ilme jne. Tuotantovaihe (Production stage): 1) modeling, 2) animation, and 3) rendering.  previewed in the form of digital flipbooks displayed on the screen. Kamerat, valot, materiaalit  lopputuotteena renderöidyt animaatiotiedostot Jälkituotanto (postproduction): Koostaminen, äänet, tekstitykset. Voidaan myös lisätä tehosteita, korjata värejä jne. Yleensä eri ohjelmistossa, missä mallinnus on tehty

Tarinnankerronta Storytelling Tarinat sisältävät totuuksia Tarinat tarjoavat vastauksia kysymyksiin Tarinat mahdollistavat katsojan/kuuntelijan kokea erilaisia tunteita Tarinat voivat tarjota jokin aivan uuden tavan nähdä todellisuutta (esim. ilmaston/säätilan visualisointi  ihminen näkee vain ymmärillä olevan, ei koko maata)

Tarinnankerronta Storytelling Vuokaavio tapahtumista Lineaarisia tapahtumia, yhtäaikaisia tapahtumia

Käsikirjoitus The Screenplay Kirjoitettu dokumentti, joka kertoo tarinaa käyttäen: selityksiä (descriptions), dialogeja (dialogue) ja tuotantokommentteja (production notes ) Käsikirjoituksen sisältöön vaikuttavat: Mitä tarinassa tapahtuu Ketä/mitä animoitavat objektit ovat (huone, ihmishahmot) Mitä objekteille tapahtuu eri kohtauksissa

Rytmi, ryhti ja liike Huomaatko eron? Pictures: [The Art of 3-D Computer Animation and Imaging; Isaac Victor Kerlow]

Animaation projektin tuotantotiimi Creative Team: Creative Director -- (dude with the Vision) Art Director -- (Knows how it Should Look) Copywriter -- (Knows what it should rely to viewers) Producer -- (Big Man With The MONEY) Account Executive -- (Takes care of the money) Production Team: Animation Supervisor -- (Oversees the whole process) Senior Animator -- (Spanks the juniors and knows a lot) Junior Animators -- (Sweats 24h per day and makes the REAL work) Producer -- (Big man with money AND vision) Production Manager -- (Timetable Man) Technical Assistant -- (That you blame when nothing works)

Hieman lukuja Animaatio on raskasta=kallista tehdä! 30 frames/second 30 minutes = 54,000 frames 5 minutes/frame, 12 hours/day ~ 1 year Rajoitetaan animaatiota (Limited animation) Tietokoneavusteinen animaatio (Computer-assisted animation)

Tietokone avusteinen animaatio (Computer-Assisted Animation) –Luodan ja piirretään framejä (Create & draw frames) –Tietokone auttaa värittämisessä ja piirtämisessä (Computer helps ink & paint) 3D –Mallintaminen, sijoittelu ja liike (Create models, sets, poses) –Interpolaatio laskenta (Computer interpolates) –Renderöinti laskenta ja koostaminen (Computer renders, composes)

Koska animaatio on näin vaikeaa… Simuloidaan  tietokone laskee, melkein kaikkea voidaan simuloida, ei tarvita tarkkaa käsintehtyä animaatiota: Vaatteet Törmäykset Ilmakehän ilmiöt (tuli, savu, pöly, sumu, tuuli, sade) Hiukset Elastiset materiaalit