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SISTEMAS DE INFORMAÇÃO Técnicas de animação Computação Gráfica •Pollianna Michelinne •Leo Nascimento •Tarcisio Cavalcanti •Danilo de Sousa

Computaçãografica

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SISTEMAS DE INFORMAÇÃO  

Técnicas de animação

Computação Gráfica  

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

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Definição de animação

A palavra animação vem do latim  animare, que

quer dizer, dar vida, movimento, alma.

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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.

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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.

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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.

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• 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.

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

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• 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.

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• 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).

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Categorias de animação por computador

Animação assistida por computador

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

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Animação de Baixo nível 

Panda

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Animação de Alto Nível 

Blender3D max

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• 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 

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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)

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• Keyframe

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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])

)

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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

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Animação Representacional

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

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Animação Estocástica  

Usa processo estocástico  ou  randômico para controlar  os objetos.

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straight ahead

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

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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.

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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.

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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 .

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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. 

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                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.

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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 .

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Composição de imagens

Processo de composição:

• Filmagem da cena real;

•  Reconstrução da cena 3D.

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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.

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

Capturas de movimentos 

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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

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

• Ex: filme Exterminador do Futuro. 

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Animando o Mundo

• Vídeo com as técnicas de animação..

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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.

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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.

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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.

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

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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.

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• 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 

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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

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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.

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Cinemática

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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”).

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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.

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Ossos

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Articulações

• Grau de liberdade 

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• Junta de revolução

• Junta  esférica 

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esqueleto

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Controladores iK

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Sistemas de Animação IK

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Ciclo de animação 

• Músculo Flexor

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• Cabelos e Pêlos

• Músculo Flexor

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

Animação facial

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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.

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• 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

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• 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

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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).

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• 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.

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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.

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• 2- TimingO animador deve ações espaço para definir

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

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

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• 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.

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

para o criação do movimento.

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• 7- Slow In and OutO animador precisa considerar o

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

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

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• 9- ExageroO animador deve acentuar as idéias através

do desenho e da ação dos objetos epersonagens.

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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.

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• 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!

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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.

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Produção de animação

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Produção de animação

storyboard

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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).

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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.

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

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• 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).

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• 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.

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Ferramentas de animação 3D

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

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

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

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• 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.

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

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• 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.

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Computação Gráfica

Professora Patrícia Moser