Computaçãografica

SISTEMAS DE INFORMAÇÃO  

Técnicas de animação

Computação Gráfica  

•Pollianna Michelinne•Leo Nascimento•Tarcisio Cavalcanti•Danilo de Sousa

Definição de animação

A palavra animação vem do latim  animare, que

quer dizer, dar vida, movimento, alma.

Conceito de Animação“A arte, ou técnica, de animar desenhos ou 

bonecos, que consiste em fotografar em seqüência uma série de imagens, feitas de sorte que, ao ser projetado o filme, figuras eObjetos e movam como na ação ao vivo.” Dic. Aurélio.Ato de introduzir a ilusão do movimento a partir 

da exposição rápida de imagens estáticas.

Aplicação da técnicas de animação • Produção de filmes e desenhos animados;• Jogos e simuladores;• treinamento de pilotos;•  Animações na web;• Treinamento militar e esportivo;• Medicina e bioengenharia;• Testes em Engenharia;• Ensino-aprendizagem;• Interfaces Sofisticadas;• Multimídias;• Realidade Virtual;•  Outros.

Histórico de animação 

• 2000  ac - Egípcios pintavam nas paredes seqüências de lutas e cenas de adoração.

• 1828 -  A animação é explicada pelo princípio da persistência da visão.  Paul Roget Frenchman inventou o thaumatrope, que mais tarde deu origem ao Flipbook.

• 1880 - introduziu a animação antropomórfica, queberam conceitos e  truques usados para contar histórias e dar vidas as coisas.

•   1881 - Thomas Edson inventou  o projetor de imagens em movimento.

•     Final da década de 20 - Walter Elias Disney foi um dos maiores Desenvolvedores  da animação.

Disney criou ainda os:•  storyboards;• pilotos de animação (animatics);• planos de câmeras, onde os objetos próximos se movem aparentemente mais rápido.

• Final dos anos 60 Inicio da história da animação por computador. 

• 1963  Primeiro programa gráfico interativo (Ivan Sutherland – MIT).

• 1974  Para muitos, foi neste ano que se iniciou realmente a história da Animação por  computador com o 

filme Hunger, de René Jodoin.Este filme usou técnicas de Interpolação De objetos. 

•      1986 - Primeiro filme totalmente produzido por  computador a concorrer o Oscar: Luxor Jr.

• Na década de 80 vários avanços em softwaree hardware contribuíram muito para o  desenvolvimento da animação por computador:

Software• Anti-aliased ray-tracing.•Animações de processos.• Realismo visual.•Softwares sofisticados para a produção (Alias, TDI...).

Hardware•IBM PC•Z-Buffer em Hardware(Raster Tech).• Silicon GraphicsEvans and SutherlandCorporation (simuladores de vôo).

Categorias de animação por computador

Animação assistida por computador

Animação produzida por computador• Técnicas de Baixo Nível• Técnicas de Alto Nível

Animação de Baixo nível 

Panda

Animação de Alto Nível 

Blender3D max

• Animação por Quadro-Chave (Keyframe)• Animação por Script•  Animação Procedural• Animação Representacional• Animação Estocástica• Animação Straight Ahead• Animação Pose-to-Pose• Animação por Comportamento ou Comportamental• Animação Track Based

Formas de animação 

utiliza quadros-chave para determinar os Pontos críticos da animação, onde um evento poderá ocorrer. Os quadros intermediários são gerados a partir de uma interpolação entre os quadros-chave.

Animação  por quadro chave(Keyframe)

• Keyframe

Animação  Script

Os sistemas scripting são as formas mais antigas de controle de movimento e usam linguageminterpretável pelo sistema.B = GeoSphere( ); s = sphere( );animate on(at time 0 ( move b [-100, 0, 0.25]; scale s[1, 1,0.25])at time 35 move b [0, 100, 0]at time 100 ( move b [200, 0, 0]; scale s[1, 1, 3])

)

Animação Procedural

É diferente da animação por Script por utilizar linguagem de programação compilável e por procedimentos. Inclui as linguagens Orientada a Objetos.• Exemplo: Jogos

Animação Representacional

Técnica que permite um objeto  mudar de   forma, se movimentar  e andar  durante a animação.

Animação Estocástica  

Usa processo estocástico  ou  randômico para controlar  os objetos.

straight ahead

• apartir de um quadro inicial é desenhado uma sequência de quadros que resultará na animação.

ANIMAÇAO POSE TO POSE

    O método de animação fica mais voltado para a ação dos personagens do que para o lado artístico. Desenha alguns quadros  que definem apresentação e só depois desenha os quadros intermediários. É bom de ser usado quando a posição e o tempo não são importantes.

ANIMAÇÃO COMPORTAMENTAL

O animador descreve o Conjunto de  regras de como o objeto vai reagir ao ambiente.Ex: Sistema de partículasusado para multidões,bandos ou grupos de animais.

ANIMAÇÃO TRACK BASED

A animação  track based é uma generalização da animação por quadros-chave. Nos sistemas de  keyframe todos os parâmetros devem ser especificados. No track based somente os parâmetros que controlam as interpolações devem ser especificados e em qualquer ponto do tempo .

CANAL ALPHA         

canal alpha é um tipo de máscaraespecifica como as cores de cada pixel Sendo mescladas com  outros pixels, quando estiverem sobrepostos.              

 Uma imagem de um canal apha é Essencialmente uma  sombra em preto e branco dos elementos de uma cena, onde:

O preto representa as partes totalmente transparentes  da imagem; O brancorepresenta as  partes totalmente opacas da imagem; Tons cinzas  indica transparência intermediaria. 

                Sistemas de 32 bits, com 4 canais de 8 bits, ou seja, são formados por 4 tipos de imagens:

      Os três primeiros Formam o canal RGB, sendo uma canal para cada tom. Quanto mais alto o tom da cor, mais daquela cor terá o pixel. 4  canal  alpha, que indica a transparência da imagem em relação ao fundo.

Composição de imagens          São técnicas usadas para unir diferentes elementos renderizados em um computador com elementos obtidos nessas filmagens.

              A composição de imagens é possível através do canal Alpha,que permite o ajuste das cores das imagens, iluminação virtual,troca de textura .

Composição de imagens

Processo de composição:

• Filmagem da cena real;

•  Reconstrução da cena 3D.

Capturas de movimentos 

        Um sistema de captura de movimento é aquele que permite transferir os movimentos de um ator real para um ator virtual;

          Mede a posição e orientação de um objeto no espaço real, registrando a informação de formar a ser entendida por um computador.

Usado para controlar objetos;Busca de realismo;Redução de risco em cenas perigosas.

Capturas de movimentos 

Rotoscopia é uma técnica usada na animação onde tem como referênciaa filmagem de um modelo vivo, Aproveitando  cada Frame que se deseja animar.

é usado de forma generalizada para os processos digitais  correspondentes que desenhar Imagens sobre o filme digital.

ROTOSCOPIA

• A rotoscopia  é utilizado com freqüência em ferramentas de efeitos especiais de um filme,  como base para animação;.

• Ex: filme Exterminador do Futuro. 

Animando o Mundo

• Vídeo com as técnicas de animação..

SISTEMAS DE CAPTURAS 

• Ótico:         É o mais usado atualmente; Dá mais liberdade de movimentos ao ator;  Utilizam pequenos discos refletivos que são fixados ao corpo do ator – menos nas juntas.

         Necessita de três câmeras de vídeo equipadas com uma fonte de luz infra vermelha.

Os discos refletem a luz na direção da câmera e um computador captura os dados das posições x, y, z de cada marcador que são aplicados a um sistema de cinemática inversa para animar um esqueleto 3D.

SISTEMAS DE CAPTURAS 

• Mecânico:É um dos tipos mais antigos, 

mas é o segundo mais usado; Possui alavancas que transformam movimento rotacionais em dados de computador em tempo real.

É baseado em um conjunto de armações que devem ser aderidas ao corpo.

SISTEMAS DE CAPTURAS 

• Magnético:É o terceiro mais usado; 

Captura o movimento por um transmissor magnético central e um conjunto de receptores que são colocados em várias partes do corpo.

Desvantagem: pode serafetado por qualquer objeto demetal na área da captura.

• Acústico:       Utiliza marcadores  que são transmissores de áudio, Capazes de calcular a distância e o tempo do sinal; apresenta as mesmas desvantagens do magnético. 

SISTEMAS DE CAPTURAS 

Cartoon Motion Capture        É uma técnica de captura Que seleciona alguns pontos de controle do personagem  2D. Foi proposta pela Universidade de Stanford; Se parece com a técnica de morphing.   Motion capture  maya Motion capture Blender

ANIMAÇÃO DE PERSONAGENS 3D

A animação de personagens 3D é dividida em duas fases de criação, a animação Primária a responsável pelas articulações e movimentos principais da personagem, por exemplo, o caminhar. Já a secundaria consiste em animar os pequenos movimentos que proporcionam personagens mais realistas, por exemplo, movimentos de músculos.

Cinemática

Cinemática Direta ou Forward Kinematics

Cinemática Direta é a estrutura mais básica. Quando uma árvore de ossos ou objetos vinculados são criados. Os ossos secundários ou “filhos” do anterior assumem as propriedades de posicionamento, translação e rotação do osso anterior (osso “pai”).

Cinemática Inversa ou Inverse Kinematics

cinemática inversa (IK) são as posições dasarticulações filhas que interferem nas articulações primárias ou “pai”. A função que adescreve calculará a posição das articulações e membros pais a partir da posição final daarticulação filha da hierarquia.

Ossos

Articulações

• Grau de liberdade 

• Junta de revolução

• Junta  esférica 

esqueleto

Controladores iK

Sistemas de Animação IK

Ciclo de animação 

• Músculo Flexor

• Cabelos e Pêlos

• Músculo Flexor

• Criação de objetos tridimensionais Assemelhados a faces, capazes de simularexpressões, fala e movimentos da face.

Animação facial

Modelos de Animação Facial• Sincronização Facial: animador desenha todas as posições Labiais da cena e modifica-as tentando uma sincronização  labial da fala.•  Seqüência de Texturas: troca do mapeamento para cada Posição da boca, com um arquivo de posição ou textura para cada mudança de fonema.• Morphing: modelagem de faces para cada fonema e

expressão. Ex.• uso: envelhecimento de personagem.

• A animação é conseguida através da troca do mapeamento para cada posição da boca.Para isso é necessário um arquivo de posição ou textura para cada mudança de fonema.

Seqüência de Texturas

• No método morphing, são modeladas faces Para cada fonema e expressão. Considerado o método predileto dos animadores, o Weigthed Morphing utiliza os visemes, posições que a boca produz.

Método Morphing

Animação de Superfícies Deformáveis

• O objetivo principal na simulação de modelos deformáveis é produzir movimentos fisicamente realistas.• O modelo geométrico para simular uma superfície deformável consiste em Uma malha representada por uma matriz de pontos M. • 7Cada elemento Mij dessa matriz contém uma posição xyz correspondente a um ponto da superfície.• Para simular fisicamente uma malha flexível, podemos usar o

conceito de mola elásticas (ou que obedecem a lei de Hooke).

• Para incluir a simulação da força do vento, ou qualquer restrição basta acrescentar este elemento na soma acima• A força da gravidade pode ser calculada

• A força de elasticidade em um ponto Pij, da Matriz Mij, supõe a sua conexão aos seus oito vizinhos, através de molas elásticas.

Princípios de animação 

A Disney Studio desenvolveu uma série deprincípios de animação.• 1- Squash e StretchO animador precisa definir a rigidez e amassa de um objecto por distorção suaforma durante uma ação.

• 2- TimingO animador deve ações espaço para definir

o peso e o tamanho dos objetos e aspersonalidade do personagem.

• 3- AntecipaçãoO animador cria expectativa com apreparação da ação.

• 4- EncenaçãoO animador apresenta as idéias que são

claras.• 5- Follow Thru and Overlapping ActionO animador termina uma acção e estabelece

a sua relacionamento para a próxima acção.

• 6- Straight Ahead Action e Poseto-Pose ActionEstas são as duas abordagens contrastantes

para o criação do movimento.

• 7- Slow In and OutO animador precisa considerar o

espaçamento da in-between frames paraatingir a subtileza de tempo e movimento.

• 8- ArcsEste é o lugar onde o animador cria umcaminho visual de ação para o movimentonatural.

• 9- ExageroO animador deve acentuar as idéias através

do desenho e da ação dos objetos epersonagens.

Animação de cenaUma cena é um evento ou interação única entre 

personagens. Acontece durante um período de tempo e em um lugar  único.pontos para elaboração de uma cena.:• Quem está na cena;• Onde e quando será realizada a cena;•  Quem é o protagonista da cena;• O que as personagens querem;Uma cena possui começo, meio e fim e deve-se retirar qualquer exposição desnecessária desta fase.

• Solução de problemas reais:  habilidade de concepção, criação e abstração.• Representação de problemas de forma concreta. •  Animações que transformam gradualmente imagensrealistas  de objetos em representações mais abstratas, e vice-versa, são meios poderosos para o aprendizado.• Games podem apresentar desafios realmente importantes para o interesse e aprendizado . • Permite fixar e transferir o conhecimento de um contexto para outro, criando novas situações – generalizar e abstrair!

Produção de animaçãoé baseada na habilidade lógica e criativa;Passos típicos de

uma animação:– Criar Quadro-ChUma história inventada;– Criar  personagens  da  história  (personalidades  e 

comportamentos)– Desenvolve-se um storyboard– ave a partir do Storyboard  – Testar os movimentos. – Criar os inbetweening (quadros entre quadroschaves.–  Habilidade lógica e criativa– Conhecimentos técnicos do processo de animação

com estilos individuais, experiência e instinto.

Produção de animação

Produção de animação

storyboard

Produção de animação

– Com base no storyboard são criados os quadros-chave;

– Para testar os movimentos faz-se o animatic

http://www.animatics.com.br/partners/http://www.rpm.com.br/web/JobsAnimatics.asp#

– Finalmente são criados os inbetweening (interpolação).

Ferramentas de animação Stop Motion

O AnimatorHD Personal é  um software poderoso para a criação de animações com lapso temporal por meio da técnica stop motion. Esse método permite a construção de filmes em 3D, aproveitando o sistema de controle de movimentos.

• Dragon Stop Motion é um programa profissional para a criação e edição de stop motion. deve ser usado desde a captura até a finalização.

• O  Movie Maker aparece como uma solução prática e gratuita para edição de vídeos. Faz edição de vídeos intuitivos , Cortes nos vídeos, Colocando transições (animações).

• Sony Vegas parece ser uma das poucas opções que consegue 

unir ferramentas profissionais, saída de qualidade e facilidade de operação. Uma das maiores vantagens do Vegas sobre outros 

editores de vídeo é seu modo de tratamento do arquivo original. Além de permitir a edição não-linear em tempo real.

Ferramentas de animação 3D

• Maya é utilizado por estúdios de cinema, canais de TV e desenvolvedores de jogos na criação de seus materiais.

•  Blender é um modelador 3D gratuito, de código aberto.

• Encontrar no Blender : Interface personalizável, Ferramentas de animação, Efeitos de física e partículas.

• 3D Studio Max  conta com alguns objetos pré-programados que poupam um grande tempo.

• Efeitos de iluminação e sombreamento fazem parte dos recursos do 3D Studio Max, estes que interagem com quaisquer objetos criados ou importados. o programa que traz desde forças naturais como gravidade e ventos  e até mesmo permite a inclusão de deformações aos objetos.

• Anim8or  é um programa gratuito  e  completo para  você  criar,  renderizar  e  animar modelos tridimensionais através de várias ferramentas.

• Panda3D é uma ferramenta de programação de ambientes virtuais desenvolvida e utilizada pela Disney.

• Algumas das características mais marcantes do Panda3D são as técnicas avançadas de renderização gráfica, tem possibilidade de monitorar e ajustar o desempenho em tempo real , com integração total  a linguagem Python.

Computação Gráfica

Professora Patrícia Moser