Computação Gráfica

Prof. Leandro da Silva Taddeo

– Animação

Aula 15

*Slides Profa. Maria Andréia Formico Rodrigues

2

Historicamente falando, tem mais de 100 anos (inventada em 1831 por Joseph Antonie Plateau)

Semanticamente falando, “animação” deriva do verbo latim animus, que significa dar vida a personagens

Num conceito menos abstrato, animação corresponde à construção, armazenamento, gravação, e exibição de imagens gráficas que produzam movimento durante o tempo

Num conceito mais genérico, animação corresponde à mudança de posição, forma, cor, transparência, estrutura e textura de um objeto, alteração dos parâmetros de câmera e da iluminação

IntroduçãoAnimação

3

Área Aplicação

Entretenimento TV, Cinema, Jogos, Efeitos Especiais

Governamental FBI, NASA

Tecnologia hardware, software e dispositivos de E/S

Educacional, Treinamento, Pesquisa

Medicina, Simulações Gráficas Interativas, Fenômenos da Natureza, Realidade Virtual, Metamorfose, Fonética, Visualização Científica, Realidade Aumentada

Controle de Sistemas Industriais

Marketing e Relações Públicas

Computação Móvel palms/celulares, APIs, redes ad-hoc, modelo cliente-servidor, interfaces

Áreas de AplicaçãoAnimação

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Sinopse Resumo da estória usando poucas linhas

Enredo Texto detalhado que descreve toda a estória

Storyboard = desenho dos quadros-chaves (key-frames) Rascunho do desenho animado composto por um

número de ilustrações organizadas como em uma estória em quadrinhos

Ilustra os momentos principais da animação Desenho dos quadros intermediários

(inbetweening)

EtapasAnimação

5

Há dois tipos de quadros em uma animação: key-frames

Quadros-chaves da animação

inbetweens Quadros intermediários da animação Gerados interpolando-se os quadros-chave

Quadros da AnimaçãoAnimação

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Na animação convencional, a trilha sonora deve preceder o processo de criação das imagens, visto que o movimento deve estar sincronizado aos diálogos, efeitos especiais, e música de fundo

SonorizaçãoAnimação

7

Transfere-se os desenhos a lápis para as folhas de acetato

Os contornos devem ser desenhados à tinta, manualmente

As células de acetato passam por um estágio de pintura

Antes de se fotografar os quadros da animação, os animadores devem verificar se há erros

A armazenagem das fotos é feita em filme colorido Finalmente, na etapa de pós-produção o filme será

retocado Grava-se a trilha sonora

Processo TradicionalAnimação

Processo Trabalhoso e Lento!!!!

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“Branca de Neve e os 7 Anões” Começou a ser feito em 1934 e estreou em

1937 4 animadores principais eram os

responsáveis pela geração dos key-frames Outros animadores produziam os quadros-

intermediários mais de 2 milhões de quadros, 90 minutos de

animação

Processo Tradicional – ExemploAnimação

9

Quadros-chaves digitalizados Editor gráfico interativo Calcula-se os quadros inbetween,

usando métodos automáticos de interpolação

Controle do movimento da câmera Edição e sincronização do filme

Processo de Animação Auxiliada por Computador

Animação

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Bidimensional ou Tridimensional Objetos rígidos ou elásticos Cinemática ou Dinâmica Aplica transformações geométricas

(translação, rotação, e escala), em entidades de cena, tais como, atores, câmera, luz, etc Ex: câmera com movimento panorâmico,

zoom in, zoom out, etc

Animação Modelada por ComputadorAnimação

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A animação é descrita em termos dos graus de liberdade Grau de liberdade: número de coordenadas

livres e distintas, necessárias para que as posições dos componentes do sistema sejam especificadas no tempo Capacidade de informar a orientação e a

posição de um ponto no espaço

Ex: 3 minutos de animação (30 quadros/s), com objetos com 50 graus de liberdade

Tipos de ObjetosAnimação

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Partículas Ponto (x,y,z) no espaço 3 graus de liberdade (x,y,z translações) 3 números necessários para definir cada

quadro da animação, ou seja, 3 funções descritoras da variação x, y, e z no tempo

Tipos de ObjetosAnimação

x

y

z

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Corpos Rígidos Pontos que se movem juntos no espaço,

definindo polígonos ou superfícies de geometria livre

6 graus de liberdade (x,y,z) translações e (x,y,z) rotações

Tipos de ObjetosAnimação

x

y

z

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Corpos Flexíveis Compostos por um número infinito de

pontos que se movem relativos a si próprios no tempo

Compostos por vértices de polígonos, superfícies de forma livre Ex.: ameba

n graus de liberdade para cada ponto de controle

Tipos de ObjetosAnimação

x

y

z

Suponha que 5 amebas tenham p pontos de controle cada uma. Quantos graus de liberdade elas terão, ao todo, variando no tempo?

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Corpos Articulados Compostos por segmentos e juntas cujo

movimento relativo é restrito/limitado Podem ser flexíveis Grau de liberdade dependente da junta

observada

Tipos de ObjetosAnimação

Qual será o número e tipo de grau de liberdade de um braço articulado de um robô?

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Corpos definidos algebricamente Ex.: esferas (por meio de funções/equações)

Corpos em Metamorfose Objetos podem ser especificados algebricamente

Ex.: esfera modelada como um centro (x,y,z) e um raio. Uma esfera pulsante pode ser animada modificando-se o valor do raio

Ou imagens podem ser analisadas de tal forma a compor objetos bi/tridimensionais

Problema: diferentes topologias/geometrias geradas na metamorfose podem dificultar o processo

Tipos de ObjetosAnimação

x

y

z

x

y

z

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Animação por Cinemática Direta/Inversa A animação é especificada através dos

seguintes parâmetros: posição, velocidade, e aceleração

Animação por Dinâmica Direta/Inversa A animação é especificada através das

forças e torques que produzem as velocidades e acelerações (eletromagnética, gravitacional, atrito, etc)

Tipos de Controle de MovimentoAnimação

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No POV-Ray, a animação é alcançada através da geração de vários quadros Cada quadro é renderizado separadamente

no POV-Ray, gerando um arquivo diferente Para gerar a animação, é preciso utilizar

uma ferramenta qualquer que execute os quadros em sequência

POV-RayAnimação

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POV-RayAnimação

#include "colors.inc"camera { location <0, 3, -10> look_at <0, 0, 0> }light_source { <20, 20, -20> color White }plane { y, 0 pigment { color Black } }sphere { <-2.5, 0, 0> , 1 pigment { color Blue} translate <clock, 1, 0>}

Width=530Height=385Antialias=OnAntialias_Threshold=0.3Output_File_Name=teste.bmpInitial_Frame=1Final_Frame=10 Initial_Clock=1Final_Clock=5

Animacao.pov anima.ini

*O clock é um elemento usado para simular um relógio para animação.*O clock inicia em 1 (primeiro frame) e termina em 5 (último frame).*Cada valor intermediário do clock é calculado através da seguintefórmula NovoClock = AnteriorClock + Final_Clock/Final_Frame

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POV-RayAnimação

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Exemplo POV-Ray – Bola QuicandoAnimação

// Uma bola quicando, sem deformação – Autor: Andréia Formico 2001#include "colors.inc"#include "textures.inc"#include "skies.inc"background { Grey } // Declaração da textura de madeira para representar o chão#declare Madeira = texture{pigment {wood turbulence 0.8 color_map {[0.00, 0.10 color red 0.888 green 0.600 blue 0.3 color red 0.888 green 0.600 blue 0.3] [0.10, 0.90 color red 0.888 green 0.600 blue 0.3 color red 0.7 green 0.35 blue 0.2] [0.90, 1.0 color red 0.7 green 0.35 blue 0.2 color red 0.7 green 0.35 blue 0.2] } }}#declare A = 5; #declare w = 100; #declare teta = 80; #declare k = 0.3;#declare pos_x = 2 * clock;#declare pos_y = A * abs( sin( (w * pos_x + teta) * pi / 180) ) * exp( -k * pos_x );light_source { <100,200,80> White} light_source { <100,1,-80> White}light_source { <-200,1,80> White} light_source { <-200,200,-80> White}#declare bola = sphere {<0,0.8,0> 0.8 pigment{checker color Blue color Green} finish { Metal }}// A distancia final será 10, pois pos_x = 2 * clock, (há 5 clocks)#declare distancia = 10; #declare altura = 0.4 * (distancia-pos_x) / distanciacamera {location <4,3+altura,-9> look_at <4,3+altura,0> } plane { y, altura texture { Madeira scale 0.1 }}object { bola #if (pos_y > altura) translate <pos_x, pos_y, 0>#else scale <1 - (pos_y - altura), 1 + (pos_y - altura), 1> translate <pos_x, altura, 0>#end }

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Exemplo POV-Ray – Bola QuicandoAnimação

Clock=0Initial_Clock= 0Initial_Frame= 1Final_Clock= 5Final_Frame= 100Input_File_Name=c:\programas pov-ray\bola\bola.povOutput_File_Name=c:\programas pov-ray\bola\bola

Arquivo de Inicialização