Анимация

Несмотря на то, что Maya позволяет создать потрясающе реалистичные статичные изображения, большинство пользователей тем не менее предпочитает работать с четвертым измерением — временем. Другими словами, большая часть проектов, реализуемых с помощью Maya, представляет собой анимации, то есть действия, меняющиеся во времени. В основе любой анимации лежит следующий принцип: набор быстро сменяющих друг друга изображений дает ощущение непрерывного движения. Соответственно, на экране создаются сцены с объектами, состояние которых определенным образом меняется во времени. Это может быть изменение их положения в пространстве, изменение цвета или формы или другое подобное поведение. При этом компьютерная анимация, как и традиционное кино, состоит из набора статичных кадров. Для определения состояния объектов во времени используется шкала с номерами кадров.

Анимационные форматы

Анимацию можно сохранять не только в виде набора статичных изображений, но и в виде фильмов в формате AVI или QuickTime. Получаемые в результате файлы имеют большой объем и содержат все изображения, необходимые для воспроизведения анимации. Они допускают сжатие с целью уменьшения размеров файла, но, как и в случае со статичными изображениями, этот процесс сопровождается ухудшением качества.

Существует возможность сохранять результаты визуализации сцен Maya в формате AVI без сжатия, что избавляет вас от необходимости возиться с большим набором статичных изображений. На первый взгляд это выглядит весьма привлекательно, но вряд ли стоит визуализировать полученные результаты непосредственно в файл формата AVI. В конце концов, набор статичных изображений легко преобразуется в данный формат с помощью приложений After Effect, Premiere или даже QuickTime Pro.

Причина крайне проста. В мире нет совершенства, это касается и визуализации сцен. Например, никто не застрахован от зависания компьютера. И в результате визуализацию файла AVI придется начинать заново, в то время как набор статичных изображений можно визуализировать с прерванного места. Кроме того, у вас появляется возможность менять порядок кадров и редактировать такой параметр, как цветовой тон или насыщенность отдельных кадров.

Цвет

Разницу в частоте световых волн мы воспринимаем как различные цвета. Широкий диапазон наблюдаемых оттенков является результатом смешивания трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Существуют два способа смешивания — субтрактивный и аддитивный. Распределенные на равные расстояния вдоль окружности основные цвета образуют цветовой круг. Между ними располагаются дополнительные цвета, представляющие собой смесь основных в различных пропорциях.

Эти сведения помогут вам лучше понять цветовую схему, принятую в компьютерной графике, и откроют дополнительные возможности оформления сцен.

Цвет на экране компьютера

Компьютер представляет всю информацию, в том числе и цветовую, в виде набора числовых значений, составленных из двоичного кода. В 24-разрядных цветных изображениях каждый пиксел представлен в виде трех 8-разрядных значений, соответствующих каналам красного, зеленого и синего цветов. 8-разрядное двоичное число лежит в диапазоне от 0 до 255, соответственно, каждый из основных цветов может иметь 256 оттенков. Благодаря наличию трех каналов мы получаем 256 х 256 х 256 = 16,7 млн возможных комбинаций основных цветов.

Впрочем, цвет может быть задан и с помощью каналов цветового тона, насыщенности и интенсивности (режим HSV — Hue, Saturation, Value). В данном случае каждый канал также имеет значение от 0 до 255 (мы рассматриваем 24-разрядные изображения), определяющее окончательный цвет. Параметр Hue (Цветовой тон) определяет оттенок цвета, параметр Saturation (Насыщенность) указывает чистоту этого цвета в сравнении с оттенками серого, а параметр Value (Интенсивность) задает яркость цвета.

Режимы RGB и HSV предоставляют различные способы управления цветом, и вы можете выбрать наиболее предпочтительный. Цвета всех компонентов Maya, от карт текстуры до лучей источников света, определяются значениями RGB и HSV. В любой момент вы можете перейти от одного режима к другому.

Цветовая схема CMYK

Как уже упоминалось, цветовая схема CMYK используется при печати. Струйные принтеры создают цветные отпечатки, смешивая на бумаге нужные количества голубого, пурпурного, желтого и черного цветов.

Программное обеспечение, которым вы пользуетесь, при отправке на печать автоматически преобразует RGB-изображение, наблюдаемое на экране компьютера, в цветовую схему CMYK. Для профессиональной печати используются специальные мониторы, позволяющие предварительно просматривать изображения в CMYK-режиме. К счастью, беспокоиться о подобных вещах приходится только профессионалам, так как преобразование одной цветовой схемы в другую, осуществляемое программным обеспечением, дает вполне приемлемое для любительских отпечатков качество.

Дополнительные элементы

Для успешного производства анимации требуются изображения и других элементов сцены. Например, персонажи обычно рисуются в трех нейтральных позах — вид спереди, вид сбоку и разворот на три четверти. Для наглядности даже можно слепить фигуру из глины или пластилина. Имеет смысл подготовить также цветные рисунки персонажей, наборов объектов и реквизита, так как это позволяет лучше понять структуру назначаемых впоследствии объектам материалов, а в некоторых случаях — и освещение. Наборы объектов и реквизит обычно определяются при чтении сценария, и их наброски делаются на отдельных листах бумаги. Чем лучшее визуальное представление будет создано об элементах сцены на подготовительной стадии, тем проще вам будет работать в дальнейшем.

Форма пространство и композиция

Форма, пространство и композиция

Пространство представляет собой место для построения кадра. Вне зависимости от последующей судьбы этого кадра — он может быть показан как в Интернете, так и на большом экране — при его построении вы обязаны применять основные принципы дизайна. Многое зависит от того, как вы распределите формы и поделите пространство.

Формой (form) в дизайне называется любой видимый объект. Он имеет определенные контуры, цвет и текстуру, выделяющие его на фоне остальных объектов и декораций. Практически любой созданный и анимированный вами объект превращается в форму после визуализации сцены. Распределение объектов сцены в пространстве называется композицией. Пространство перед визуализируемыми объектами и за ними представляет собой соответственно передний и задний планы сцены. Скопления объектов формируют положительное пространство (positive space), а места их отсутствия — отрицательное пространство (negative space).

Для зрителя положительное пространство как бы выступает над поверхностью кадра, в то время как отрицательное отходит на задний план. Игра с расположением этих пространств значительно влияет на динамику кадра. Добавив сюда элемент движения, вы получите замечательную возможность управления холстом.

Если поместить все объекты в центр кадра и равномерно распределить их в пространстве, изображение станет скучным и непривлекательным для зрителя. Композицию сцены нужно выстраивать таким образом, чтобы основные объекты занимали наиболее интересную область кадра, в которой они взаимодействуют с отрицательным пространством. В результате взгляд будет перемещаться по кадру, и композиция приобретет динамику даже при отсутствии анимации.

В упражнениях главы 10 вам предстоит создать динамический кадр с помощью источников света и теней.

Форматы файлов

Существуют различные форматы файлов. Наиболее популярным среди них является JPEG. Фотографии в этом формате можно повсеместно встретить в Интернете.

Основным различием между форматами файлов является способ сохранения изображения. В некоторых случаях происходит сжатие файла с целью уменьшения его размера. Однако слишком сильное сжатие, как правило, сопровождается ухудшением качества изображения.

Часто результаты визуализации сцен Maya сохраняют в форматах TIFF, SGI, Maya IFF и Targa. Все эти форматы отличает 24-разрядное кодирование цвета и отсутствие или низкая степень сжатия (так называемое сжатие без потерь). Для просмотра анимации, визуализированной в виде набора файлов в формате TIFF, достаточно воспользоваться таким приложением, как, например, FCheck, или преобразовать их в один из анимационных форматов.

Формат итогового изображения зависит, кроме всего прочего, от его назначения. Например, если полученные файлы будут подвергаться монтажу, их формат должен допускать импорт в соответствующее приложение. Лучше всего работать с файлами формата TIFF, так как он является наиболее универсальным и совместимым, а кроме того, использует сжатие без потерь.

Импульс

Вы должны понимать, что означает термин импульс. Импульсом обладает любой движущийся объект. Его значение равно произведению массы объекта на его скорость. Чем тяжелее объект или чем больше его скорость, тем больше будет его импульс.

Например, маленькая пуля оказывает значительное влияние на кусок дерева. Все дело в том, что ее абсолютная скорость сильно увеличивает значение импульса. Аналогично, медленно движущийся грузовик способен искорежить ваш автомобиль, потому что он имеет большую массу, а следовательно, и импульс.

При столкновении одного объекта с другим происходит передача импульса. Это означает, что в результате такого столкновения неподвижный объект может прийти в движение. Этот эффект будет подробно рассмотрен в главе 8 при моделировании движения топора.

Кадры ключевые кадры и промежуточные кадры

Кадры, ключевые кадры и промежуточные кадры

В компьютерной графике кадром (frame) называется изображение, полученное в результате визуализации. Кроме того, кадр является единицей времени, продолжительность которой зависит от скорости воспроизведения анимации. Например, при частоте 24 кадра/с один кадр продолжается 1/24 секунды.

Ключевыми (keyframes) называются кадры, для которых аниматор фиксирует позу персонажа или положение анимируемого объекта. Другими словами, в ключевых кадрах задаются значения анимируемых параметров. При переходе объекта от одного ключевого кадра к другому и возникает анимация. Подробнее вы познакомитесь с этим процессом в упражнениях главы 9.

В компьютерной графике ключ анимации может быть создан практически для любого атрибута объекта — его цвета, положения в пространстве, размера и т. п. Положение объекта в промежуточных кадрах (in-between frames) приложение рассчитывает автоматически. В одном кадре может находиться несколько ключей анимации. Пример последовательности ключевых кадров показан на Рисунок 1.6.

Компьютерная графика

Термин компьютерная графика относится к любому изображению или набору изображений, полученных с помощью компьютера. Впрочем, данное словосочетание в этой книге будем применять в основном к трехмерным сценам, оставляя за кадром двумерные рисунки, получаемые в таких графических редакторах, как Photoshop или Paint. Большинство программ, предназначенных для производства двумерной графики, создают растровые изображения, то есть итоговый рисунок состоит из маленьких квадратиков, называемых пикселами. Приложения же для производства SD-графики создают векторные изображения, представляющие собой набор математических кривых. Это более мощный и действенный метод. Более подробную информацию о векторных и растровых изображениях вы получите чуть позднее.

Для пользователей, знакомых с такими приложениями, как Adobe Illustrator или Macromedia Flash, не является новостью тот факт, что эти программы также создают векторные изображения. В отличие от них, Maya и другие приложения для работы с SD-графикой умеют вычислять третье измерение, то есть добавлять сцене глубину. Объекты больше не рисуются на плоскости — они распределяются в пространстве. Это крайне усложняет работу художников и в корне отличается от того, с чем приходится сталкиваться при создании двумерных изображений.

Контрастность

Контрастность определяет, насколько объекты переднего плана выступают на фоне декораций. Чем меньше разница в цвете и освещенности, тем более плоским выглядит изображение (Рисунок 1.5). Четкие тени и яркие блики подчеркивают глубину рисунка и помогают отделить объекты от фона. Анимация контрастности помогает регулировать глубину кадра.

Моделирование

Моделированию посвящены главы 4-6. Обычно данный процесс является первым шагом в создании анимации. Пространство сцены требуется заполнить различными объектами. В некоторых случаях это занимает основное время работы над проектом.

Существуют различные техники моделирования, и каждая из них может стать основой для отдельной книги. Выбор конкретного метода не в последнюю очередь зависит от предпочтений пользователя и технологического процесса. С достоинствами и недостатками моделирования на основе неоднородных рациональных сплайнов Безье вы познакомитесь в главе 4. О полигональном моделировании поговорим в главе 5. Шестая же глава посвящена появившемуся относительно недавно методу моделирования на основе поверхностей с иерархическим разбиением. Он представляет собой комбинацию первых двух методов.

Наличие подробных раскадровок обычно помогает выбрать метод моделирования объектов. Дополнительным критерием является место объекта в сцене. Никогда не тратьте на моделирование больше времени, чем это реально требуется. Скажем, не имеет смысла прорабатывать детали объекта, если он будет показан только издали. Вы только напрасно потратите время и замедлите процесс визуализации. Если скамейка в парке является лишь небольшим элементом общей сцены, не нужно украшать ее многочисленными деталями и подробно прорисовывать структуру поверхности. Кроме того, в большинстве случаев детали можно сымитировать назначением соответствующей текстурной карты. Однако как только скамейка становится центральным элементом сцены, требования к ее детализации тут же возрастают. Более подробно об этом аспекте моделирования мы поговорим в главе 4. Впрочем, по мере накопления опыта вы научитесь мгновенно определять необходимую степень детализации для каждого из объектов сцены. Начинающим же пользователям можно посоветовать обращать на детали как можно больше внимания. Отслеживание процесса их создания позволяет получить 70 % сведений о моделировании, что позволит вам в будущем работать быстро и технично.

Моделирование архитектурных сооружений

Моделирование архитектурных сооружений и элементов внешней среды

Моделирование архитектурных сооружений и элементов внешней среды начинается с рисунков, демонстрирующих фоновые детали и дизайн будущих строений. Обычно этот процесс включает в себя создание зданий и их внутренних интерьеров, а также различных ландшафтов и необходимых для них по сценарию деталей, например скамеек, фонарный столбов и т. п.

Не имеет смысла создавать детализированный ландшафт, если он будет показываться только общим планом. Чем больше геометрии в сцене, тем медленней она будет обсчитываться и тем больше времени займет процесс визуализации. Как уже упоминалось, во многих случаях мелкие детали на поверхности объекта разумнее имитировать с помощью текстурных карт. В компьютерных играх таким же способом часто имитируется окружающая среда. Впрочем, во всех областях компьютерной графики действует эмпирическое правило: используйте те методы, которые реально работают.

Примечание
ПРИМЕЧАНИЕ

Все элементы сцены сохраняются в виде векторных изображений, поэтому термин «геометрия» относится ко всем созданным вами поверхностям и моделям.

Моделирование персонажей

Термин моделирование обычно подразумевает создание одушевленных персонажей, например животных, людей, инопланетян и т. п. В процессе моделирования всегда нужно помнить, что эти объекты впоследствии будут анимированы.

Большинство персонажей строятся или на основе сшитых друг с другом кусков поверхностей, или же растяжением единого объекта и «выдавливанием» его участков. Так как при анимации модели персонажей тем или иным способом деформируются, необходимо, чтобы они были бесшовными.

Другими словами, моделировать персонажей необходимо с учетом процесса их будущей анимации. Детализация персонажа также должна соответствовать его месту в сцене. Часто приходится создавать несколько вариантов одного и того же персонажа для различных моментов анимации. Это увеличивает эффективность сцены и облегчает работу с ней.

Моделирование реквизита

Создание всех прочих объектов сцены относится к моделированию реквизита. В терминах, принятых в театре и киноиндустрии, реквизитом (prop) называется объект, используемый персонажем. Все остальные объекты относятся к декорациям и элементам интерьера. Например, реквизитом называется кошелек, который персонаж носит с собой, поводок анимированной собаки или автомобиль, за рулем которого находится главный герой повествования. Если автомобиль или кошелек никак не связаны с персонажем, они считаются декорациями.

Монтаж

Сцены можно визуализировать в виде отдельных слоев. При этом возникает задача сборки воедино полученного результата. Например, представим себе сцену, в которой взаимодействуют многочисленные персонажи. Существует возможность визуализировать каждого из персонажей отдельно от окружающего пространства. Полученные результаты соединяются в общую сцену именно на стадии монтажа.

Такие программы для монтажа, как Shake или After Effects, позволяют заодно дополнительно редактировать цвета объектов, временные интервалы, в течение которых происходит действие, и прочие элементы. Монтаж оказывает огромное влияние на окончательный вид сцены. Именно поэтому он считается неотъемлемой частью процесса создания компьютерной графики.

Начало и конец движения

Остановка движения никогда не происходит мгновенно. Тела сначала замедляют свое движение, а только потом приходят в состояние покоя.

Двигаться объекты также начинают постепенно. Пока тело не достигнет нужной скорости, оно движется с ускорением. Этот принцип иллюстрируется в главе 8 на примере прыгающего мячика.

Наложение звука

В компьютерной графике важную роль играет звуковое сопровождение. Зрителю нравится, когда видеоряд связан со звуком. Звуковая дорожка значительно улучшает восприятие даже самой простой анимации, делая ее более реальной и позволяя создать нужное настроение.

Аудиоэффекты, например звук шагов, должны совпадать с происходящим на экране. Музыкальное сопровождение также подбирается в соответствии с действием. В данном случае процедура наложения звуковой дорожки в кино и в компьютерной графике совпадает — за одним исключением.

Если для компьютерной анимации требуется диалог, его нужно записать и отредактировать до начала работы над проектом. То есть эта работа выполняется на стадии подготовки к производству. Дело в том, что аниматор должен слышать диалог, чтобы смоделировать положение губ персонажей. Часто бывает и так, что диалог или музыкальное сопровождение приводят к появлению у персонажа дополнительной жестикуляции или перемещений.

Насыщенность цвета

Файлы изображений сохраняют цвет каждого пиксела в виде трех значений, соответствующих красному, зеленому и синему цветам. Тип изображения зависит от того, сколько места выделено под каждый пиксел. Вот варианты глубины цвета, доступные в Maya:

Оттенки серого (Grayscale). Пикселы не содержат информации о цвете, измеряется только его интенсивность. Единственным параметром является глубина оттенков серого, число которых обычно составляет 256. Высококачественное цветовоспроизведение, 16 бит (High Color). Каждому из трех компонентов цвета (красный, зеленый, синий) выделено 5 бит. Соответственно, итоговое изображение может иметь до 32 768 цветов. Цветовые каналы имеют ограниченное число оттенков, тем не менее в результате получается замечательная цветная картинка. Иногда становятся заметны переходы от одного оттенка к другому, что приводит к появлению полос на изображении. Реалистичное цветовоспроизведение, 24 бита (Truecolor). 24-разрядное кодирование цвета, близкое по качеству к естественной цветопередаче. Каждому из трех компонентов цвета выделено по восемь бит, при этом получается 256 оттенков каждого цвета. Этот формат соответствует 16 млн цветов на один пиксел. Человеческий глаз не в состоянии различить такое количество оттенков. Именно такую глубину, скорее всего, будут иметь изображения, получаемые в результате визуализации сцен Maya.

Назначение текстур

После моделирования обычно следует стадия назначения материалов и карт текстуры. Изначально всем объектам в Maya назначается стандартный материал серого цвета, позволяющий увидеть объект после освещения и визуализации сцены.

После освещения и анимации вид текстур может измениться, поэтому их финальное редактирование обычно выполняется в последнюю очередь. Вы поступаете подобно художнику, который сначала делает грубый набросок, а потом добавляет к нему детали. Ведь всегда существует возможность вернуться к редактированию любого элемента сцены и изменить его в соответствии с необходимостью.

Более подробную информацию о материалах вы получите в главе 7.

Ньютоновские законы движения

Существуют три основных закона движения, сформулированные Исааком Ньютоном. Их должен знать любой, кто собирается заняться созданием анимации:

1. Тело остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют внешние силы. Это явление называется инерцией. Дополнительные сведения по данной теме вы найдете в главах 8 и 9.

2. Ускорение, приобретаемое телом в инерциальной системе отсчета, прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе. Другими словами, чем больше масса объекта, тем большее усилие потребуется для изменения его скорости.

3. Тела взаимодействуют с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Например, когда вы давите на кирпичную стенку, стенка с такой же силой давит на вашу руку. Именно поэтому рука не проваливается сквозь стену.

Основные понятия из области анимации

Как уже говорилось в начале этой главы, анимация представляет собой изменение состояния элементов сцены во времени. Существуют различные способы анимации объектов, и в этом разделе мы дадим обзор некоторых из них.

Основные понятия из области кино

Вам пригодятся не только сведения по композиции кадров, но и информация о приемах, принятых в традиционном кино.

Основные понятия из области компьютерной графики

Знание терминологии из области компьютерной графики позволят лучше понять принципы работы в Maya. Для начала поговорим о различиях между растровой и векторной графикой.

Основные понятия из области традиционного искусства

Композицией называется размещение объектов и сопутствующих им элементов в пределах кадра. Динамичный кадр не только привлекает внимание, но и несет определенную информацию, и даже интригует, что само по себе является формой искусства.

Без сомнения, вам пригодится знание основ дизайна, поэтому имеет смысл прочитать дополнительные пособия по данной теме. Понимание принципов компоновки и оформления сцен позволит улучшить их внешний вид и облегчит процесс их наладки. Перечислим понятия, с которыми вам нужно познакомиться поближе.

Основные понятия компьютерной

Основные понятия компьютерной графики и традиционного искусства

Понятие трехмерная анимация включает в себя множество смежных дисциплин. Чтобы научиться работать в Maya, необходимо иметь представление не только о SD-графике, но и о дизайне, кинематографии, традиционной анимации.

Освещение

Освещение является важной частью компьютерной графики. На этой стадии вы создаете в сцене виртуальные источники света. При этом вид объектов может сильно измениться. Освещение влияет на достоверность моделей и текстур и подчеркивает настроение сцены.

Начальная настройка освещения допустима уже на стадии назначения материалов, но серьезная работа над ним проводится только после приведения сцены к окончательному виду.

Тип и число используемых источников света сильно влияют не только на вид сцены, но и на продолжительность ее визуализации. В данном случае крайне важно соблюдать баланс между затрачиваемыми ресурсами и получаемым результатом. Редактирование сцены на этой стадии представляет собой особое искусство.

По мере роста опыта в области освещения сцен вы заметите, что эта стадия влияет на все этапы создания компьютерной графики. Вы начнете моделировать объекты с учетом их последующего освещения. По-другому будет происходить процесс назначения материалов. Претерпевают изменения даже анимация объектов и их расстановка на сцене. Все это позволит полнее использовать преимущества освещения.

Как вы узнаете в главе 10, виртуальные источники света отличаются от реальных наличием ряда специфических свойств.

Планирование производства

Понимание принципов, используемых при производстве фильмов, облегчает процесс планирования, создания и редактирования ваших собственных проектов. Большинство фильмов разбито на действия, представляющие собой последовательность сцен, которые, в свою очередь, разбиты на отдельные кадры.

Фильмы, в которых главный герой борется с отрицательным персонажем, обычно разделены на три действия. Сначала зритель знакомится с главными персонажами и узнает, в чем состоит их конфликт. Затем следует основное действие, в процессе которого главный герой пытается победить отрицательного персонажа. В заключение конфликт разрешается, и повествование завершается.

Действия разбиваются на эпизоды, то есть на группы последовательных сцен, связанных друг с другом общей сюжетной линией.

Сцена представляет собой часть фильма, в которой события происходят с определенными персонажами в определенном месте или в определенное время. Фильм делится на набор сцен для удобства съемки. Не путайте сцену фильма со сценой в компьютерной графике. В последнем случае термин относится к элементам файла, из которых состоит создаваемый вами кадр.

Сцены, в свою очередь, делятся на наборы кадров, которые отличаются друг от друга ориентацией камеры в момент съемки или кадрированием. Разбиение на кадры делает сцену менее монотонной, показывая ее с разных ракурсов. Кадры отделены друг от друга перебивками.

Кадр определяется положением камеры. При изменении ракурса происходит переход к следующему кадру.

Подобную схему имеет смысл использовать и при производстве компьютерной графики. Это облегчает процесс работы и делает результат более впечатляющим.

Подготовительная работа

Под подготовительной работой в компьютерной графике подразумеваются сбор всех опорных материалов, тестирование движения, создание плана сцены, наброски будущих моделей и прочие действия, максимально упрощающие процесс самой анимации.

Так как воплощать свое видение будущей анимации художнику предстоит на экране компьютера, важно написать лаконичный план будущей работы. Чем больше времени в этом случае затрачивается на планирование, тем лучше.

В реальных цифровых студиях подготовительная работа является частью любого проекта. При выполнении упражнений данной книги вам не придется готовить все материалы с нуля, так как все необходимое можно найти на прилагаемом компакт-диске. Однако не ленитесь собирать дополнительную информацию об объектах, которые вам предстоит моделировать.

Подведем итоги

Итак, теперь вы вооружены основными сведениями о компьютерной графике и трехмерном пространстве. Пора перейти к изучению интерфейса Maya. Это очень мощная и сложная программа. Чем лучше вы понимаете принципы традиционного искусства, тем лучше будут результаты вашей работы.

Еще раз следует подчеркнуть, что перед созданием объектов и визуализацией полученного результата следует долго и тщательно обдумать свои действия. На самом деле по мере приобретения опыта многие вещи будут получаться как бы сами собой. Знакомясь с увлекательным процессом создания анимации, будьте внимательны и терпеливы и никогда не упускайте шанс получить новую информацию.

Назад

Последовательность действий при производстве анимации

Определенная последовательность выполняемых при производстве анимации действий обусловлена природой компьютерной графики и удобством построения сцен. Процесс практически всегда начинается с моделирования объектов. Затем им назначаются материалы и выполняется их анимация (или наоборот). Следующим этапом является освещение полученной сцены и ее визуализация. Разумеется, описанные действия далеко не линейны. Аниматору приходится часто возвращаться к более ранним стадиям при редактировании моделей, источников света и материалов. Тем не менее темы глав 4-12 выбраны в соответствии с общей последовательностью выполняемых при производстве анимации действий.

Последующая обработка

После создания всех персонажей и объектов сцены и их анимации наступает стадия последующей обработки. В компьютерной графике и в традиционном кино эта стадия предполагает практически аналогичный набор действий. Именно в этот момент отдельные элементы фильма собираются воедино и результат вашего труда принимает окончательную форму.

Предвосхищение и завершение

При моделировании движения необходимо учитывать силу и момент инерции. Например, накидка на прыгающем персонаже будет двигаться еще некоторое время после его остановки. После приземления гимнаст вынужден слегка согнуть колени и наклониться, чтобы стабилизировать свое положение. Остаточное движение, наблюдающееся после окончания главного, называется завершением (follow-through).

Точно так же следует моделировать небольшие движения персонажа до начала его основного перемещения. Эта техника называется предвосхищением (anticipation). Более подробно с этими понятиями вы познакомитесь в главе 8 при моделировании движения топора.

При низкой контрастности объекты

1.5. При низкой контрастности объекты теряются на фоне декораций, но стоит добавить к изображению тени и зеркальные блики, как объекты выступают на передний план

Как вы убедитесь, прочитав главу 10, освещение играет важную роль в создании динамических контрастов в кадре.

Производство

Производство анимации начинается с моделирования объектов, указанных на раскадровках и дополнительных рисунках. Готовым персонажам, наборам объектов и реквизиту назначаются материалы, затем в соответствии с раскадровками происходит их анимация. Готовые последовательности кадров визуализируются с низким качеством, чтобы составить общее представление о том, как выглядит анимация, и обнаружить возможные ошибки.

Производство компьютерной графики состоит также из определенной последовательности действий, обусловленной его собственными нуждами. Более подробно на эту тему мы поговорим в следующем разделе. Но вкратце процесс производства можно описать как последовательное создание объектов сцены, их освещение и анимацию. Большинство техник, с которыми вы познакомитесь в этой книге, реализуются на стадии производства.

Раскадровки

Раскадровки являются логическим продолжением сценария. Сценарий разбивается на отдельные сцены, а сцены — на отдельные кадры. Затем создается серия набросков, демонстрирующих ключевые моменты анимации, и эти наброски раскладываются по порядку, чтобы дать визуальное представление о рассказываемой истории. Это помогает при выборе ракурсов камеры, положения персонажей, освещения и настроения сцены и т. п. Даже обычные фигурки из бумаги, приколотые к листу ватмана, помогают составить представление о будущей анимации.

Растяжения и сжатия

Персонаж реагирует на силу тяжести, перемещение и силу инерции, в буквальном смысле слова растягиваясь и сжимаясь в процессе движения. Например, в мультфильме персонажи части слегка сжимаются перед тем, как подпрыгнуть вверх, немного растягиваются, паря в воздухе, а затем опять сжимаются при ударе об опорную поверхность. В результате имитируется реакция на силу тяжести.

Растровое изображение слева— в

1.1. Растровое изображение: слева— в натуральную величину; справа — увеличенное в несколько раз

В свете этих ограничений может возникнуть вопрос: зачем использовать растровые изображения? Для ответа на него достаточно вспомнить, что изображения на экране телевизора или компьютера являются именно растровыми. Термином «растр» называется горизонтальная линия пикселов на экране. Картинка на экране формируется из красных, зеленых и синих светящихся точек. Соответственно, любое генерируемое компьютером изображение должно быть изначально растровым или преобразовываться к этому формату.

Растровые изображения

В большинстве случаев изображения, получаемые с помощью компьютера, являются растровыми. Они представляют собой набор цветных пикселов на экране или набор цветных точек на листе бумаге, их можно сравнить с мозаикой. Все созданные в Maya сцены в итоге будут преобразованы в растровые изображения, несмотря на то, что изначально они относятся к векторной графике.

Программы для работы с растровыми изображениями, например Painter или Photoshop, позволяют редактировать такие параметры, как цвет, размер и положение всех частей рисунка. Вы можете рисовать как на отсканированной фотографии, так и на виртуальном холсте. Эти программы дают возможность непосредственно работать с пикселами, меняя их вид и формируя изображение. Например, можно сфотографировать свой дом и, отсканировав снимок, «покрасить» его стены в красный цвет с помощью Photoshop. Это поможет решить, стоит ли идти в магазин за красной краской или нет.

Разрешение характеризует детализацию снимка; определяется числом пикселов на единицу длины по вертикали и горизонтали. Обычно оно измеряется в пикселах на дюйм. Так как основой растровых изображений является сетка фиксированного размера, увеличение их размера отрицательно влияет на качество. Если поднести такое изображение близко к глазам или сильно увеличить, вы увидите составляющие его пикселы (Рисунок 1.1). Увеличить растровое изображение без потери качества можно только одновременно с увеличением его разрешения, но при этом увеличивается и размер выходного файла.

Равновесие и симметрия

Равновесие кадра предполагает равное количество положительного пространства с каждой стороны. Утяжеление одной из сторон увеличивает динамику кадра.

Симметричное распределение объектов создает определенное статическое равновесие, в то время как отсутствие симметрии подчеркивает наличие движения.

В живописи, фотографии и кино принято делить кадр на три части по вертикали или горизонтали и размещать изображение в одной из полученных третей. К примеру, объект, помещенный в нижнюю треть кадра, будет выглядеть маленьким и незначительным. Наличие объекта в верхней трети кадра заставляет зрителя поднять глаза вверх, что визуально увеличивает масштаб и подчеркивает важность выделенного элемента картины. Рисунок 1.4 иллюстрирует разницу между статичным симметричным кадром и композицией, полученной делением на трети.

Разрешение пропорции и частота кадров

Разрешение, пропорции и частота кадров

Под термином разрешение (resolution) подразумевается размер изображения, выраженный в количестве пикселов по горизонтали и вертикали. Обычно его значение записывается в виде 640 х 480. Чем выше разрешение, тем больше детализация изображения.

Разрешение итогового изображения обычно выбирается в зависимости от дальнейшего назначения анимации (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Стандартные разрешения

Формат

Запись

Комментарий

VGA (от Video Graphics Array — логическая матрица видеографики)

640 х 480

Ранее стандартное разрешение компьютеров. В наши дни широко используется для видеосигналов

NTSC D1 (от National Television Standards Committee — Национальный комитет по телевизионным стандартам)

720 х 486

Стандартное разрешение для широковещательного телевидения в Северной Америке

NTSCDV

720 х 480

Типичное разрешение цифровых видеокамер

PAL (от Phase Alternation Line — построчное изменение фазы)

720 х 586

Стандартное разрешение для широковещательного телевидения в большинстве стран Европы

HDTV (от High Definition Television — телевидение высокой четкости)

1920 х 1080

Новый стандарт кодирования видео. Иногда его еще называют 1080J

IK Academy (IK означает 1000 пикселов в ширину)

1024 х 768

Самое низкое из доступных разрешений, рекомендованных американской Академией киноискусства

2К Academy (2K означает 2000 Пикселов в ширину)

2048 х 1556

Разрешение, используемое большинством студий для производства компьютерной графики. Оно дает оптимальный для показа на экране размер изображения

4К Academy (4K означает 4000 пикселов в ширину)

4094 х 3072

Разрешение, применяемое в кино для показа детализированных кадров

Любое обсуждение понятия разрешение не имеет смысла без разговора о пропорциях изображения (aspect ratio), то есть отношения ширины кадра к его высоте. Вот принятые на данный момент стандарты (табл. 1.2).

Таблица 1.2. Стандарты пропорций изображения

Название

Отношение ширины к высоте

Комментарий

Стандарт, принятый американской Академией киноискусства

1,33:1 или 4:3

Наиболее распространенное соотношение геометрических размеров. Ширина составляет 1,33 высоты. Именно оно используется в стандарте NTSC, а также в 16- и 35-миллиметровых фильмах (например, «Унесенные ветром»)

Широкий экран

1,85:1 или 16:9

Это соотношение в наши дни чаще всего используется в 35-миллиметровых фильмах. При показе подобных фильмов по телевизору сверху и снизу экрана появляется черная полоса, что позволяет избежать обрезки по краям

Анаморфотное соотношение

2,35:1

При съемке на 35-миллиметровую пленку так называемым анаморфотным объективом изображение сжимается. При воспроизведении через такой же объектив ширина изображения составляет 2,35 его высоты. При стандартном телевещании соотношение будет еще более строгим, чтобы избежать обрезки по бокам

Термин частота кадров (frame rate) означает количество кадров, показываемых в секунду. Существуют три стандарта частоты:

NTS С — 30 кадров в секунду; PAL — 25 кадров в секунду; стандарт кино — 24 кадра в секунду.

В начале работы над проектом нужно учитывать способ просмотра результата. Это может повлиять на компоновку сцены, движение персонажей, способ визуализации и т. п. В Maya поменять частоту кадров и их разрешение можно в любой момент, но лучше выбрать эти параметры с самого начала.

Воспроизведение анимации, созданной с частотой 24 кадра/с, на частоте 30 кадров/с приводит к замедлению движения объектов. Кроме того, потребуется повторение отдельных кадров для заполнения пропусков, или же анимадия закончится слишком рано. Воспроизведение анимации, созданной с частотой 30 кадров/с, на частоте 24 кадра/с дает обратный эффект. Движение ускоряется, а некоторые кадры приходится пропускать, или же анимация заканчивается позже, чем нужно.

Редактирование

Результаты визуализации собираются воедино и редактируются в соответствии со сценарием и раскадровками. Некоторые сцены вырезаются или перемещаются в другое место. Этот процесс практически аналогичен редактированию киноматериалов. Единственным различием является количество истраченной пленки.

При создании традиционного кино снимается намного больше материалов, чем это реально нужно. Это позволяет гарантировать корректную съемку всех сцен и оставляет простор для творчества на стадии монтажа. Редактор и режиссер просматривают все сцены и выбирают из них лучшие. В итоговую картину попадает лишь малая часть отснятого материала.

Так как создание компьютерной графики требует намного больших временных и денежных затрат, отбор сцен происходит еще на стадии раскадровки. Редактирование осуществляется непосредственно в процессе производства, а сцены моделируются и анимируются строго в соответствии со сценарием. В результате процесс итогового редактирования состоит в основном в выборе правильного порядка сцен.

Сценарий

Чтобы рассказать историю как средствами компьютерной графики, так и с помощью традиционного кино, ее требуется сначала написать на бумаге. Сценарий только выиграет от наличия диалогов. Но даже абстрактной анимации не обойтись без простых пояснений по поводу временных рамок происходящего или оформления сцены. Сценарий, по сути, представляет собой исходный проект будущего клипа и демонстрирует намерения его создателей.

Симметричная картинка выглядит

1.4. Симметричная картинка выглядит статичной, в то время как разбив кадр на три части и поместив объект в одну из них, мы создадим впечатление внутренней динамики

Солнце располагается в начале

1.3. Солнце располагается в начале координат, а планеты движутся по орбитам и одновременно вращаются вокруг своей оси

Создание трехмерных сцен

Процесс создания трехмерной графики состоит из моделирования объектов, назначения им материалов, освещения сцены и визуализации изображения, видимого через виртуальную камеру. Другими словами, вам требуется объяснить компьютеру, где находятся объекты, как они выглядят, как освещены и какая камера снимает сцену.

Вместо холста, на котором вы рисуете изображения, вам предоставлено трехмерное пространство — открытая область, предназначенная для определения объектов, текстур, освещения. Ваши практические действия напоминают постановку сцен при обычной фото- или киносъемке. Компьютерная графика действительно имеет много общего с этими областями.

Фотографы размещают объекты в кадре определенным образом, затем освещают снимаемую область, чтобы добиться нужного настроения, а также выбирают для фиксации сцены определенные пленку и объектив. Выбор камеры, пленки и объектива зависит от того, какой результат требуется получить. Остается снять сцену, проявить негатив, напечатать его на бумаге — и фото готово.

После создания в трехмерном пространстве моделей, источников света и камер компьютер визуализирует полученную сцену, превращая ее в двумерное изображение. Так рождается компьютерная графика.

Визуализацией называется процесс создания проекции изображения сцены с заданной точки наблюдения с учетом падающего на объекты света, назначенных этим объектам материалов, а также цвета или изображения фона и эффектов внешней среды. Вместо конверта с глянцевыми фотографиями 10 х 15 вы получаете набор двумерных изображений или фильм в формате QuickTime или AVI, сохраненный на жесткий диск вашего компьютера.

Вот так в двух словах выглядит создание компьютерной графики. Этот процесс требует аккуратного планирования и терпения.

Стадии производства

Производство компьютерной анимации, как и производство традиционных фильмов, можно разделить на три основные стадии: подготовка, собственно работа над фильмом и компоновка полученного результата. В киноиндустрии подготовкой считается работа по написанию сценария и раскадровок, созданию костюмов и декораций, подбору актеров и съемочной группы и установке необходимого оборудования. Затем наступает стадия производства, то есть собственно съемки сцен в определенном порядке. В заключение требуется соединить друг с другом отдельные сцены, добавить музыку, звуковые эффекты и диалоги. На этой же стадии происходит включение спецэффектов. В фильмах с использованием компьютерной графики эффекты добавляются в последнюю очередь.

Хотя выполнение отдельных стадий при производстве традиционного кино и компьютерной анимации имеет свои характерные особенности, существуют и общие моменты, позволяющие лучше понять, чем же вам в итоге придется заниматься.

Субтрактивные и аддитивные цвета

Субтрактивная схема смешивания цветов используется в случаях, когда получаемый результат просматривается при внешнем освещении. Она основана на способе создания цветов при отражении света. Световые лучи, отражаясь от окрашенной поверхности, приобретают соответствующий оттенок. Определенные материалы и текстуры поверхности при отражении от них света поглощают некоторые цвета, позволяя выходить наружу только свету с определенной длиной волны. В результате наложения друг на друга различных цветов получается черный цвет, так как все лучи окажутся поглощенными.

Основными цветами в субтрактивной схеме являются красный, желтый и синий. Именно с таким цветовым кругом знакомятся люди при изучении традиционных изобразительных искусств. Однако при печати изображений используется цветовая схема CMYK (Cyan, Magenta, Yellow и Black — голубой, пурпурный, желтый и черный). Черный цвет в данном случае используется для регулировки контрастности.

По аддитивной схеме смешиваются световые пятна. Частота одного луча света добавляется к частоте другого, и в результате получается новый цвет. Основными цветами в данном случае являются красный, зеленый и синий. Смешанные друг с другом в равных пропорциях, они дают белый цвет. Именно эта схема используется при формировании изображения на экране компьютера.

В аддитивной схеме теплыми называются цвета от пурпурного до желтого, а холодными — от зеленого до голубого и синего. Теплые цвета как бы выступают над поверхностью изображения, а холодные как бы вдавливаются в нее.

Трехмерное пространство и оси координат

При работе с приложениями для трехмерного моделирования крайне важно отслеживать положение создаваемых объектов. Это легко сделать, если вы понимаете принцип действия инструментов, которыми приходится пользоваться, и понятие пространства, с которым приходится работать. Трехмерное пространство в нашем случае представляет собой виртуальную область для создания моделей и программирования анимации. Его основанием является прямоугольная система координат, созданная Рене Декартом.

Пространство определяется тремя осями — X, Ки Z, соответствующими трем измерениям — ширине, высоте и глубине. Три оси формируют числовую сетку, которая определяет координаты любой точки в пространстве.

Точка с координатами (0, 0, 0) называется началом координат. Именно здесь пересекаются все три оси. Трехмерное пространство, определяемое этими осями, называется глобальным, сами же оси являются базисом, на основе которого определяется положение объектов в пространстве. Тройка осей глобальной системы координат в Maya располагается в нижнем левом углу окон проекции.

Однако объекты в пространстве могут быть ориентированы совершенно произвольно. Поэтому была введена система координат, связанная с самим объектом. Она называется локальной. Оси этой системы координат строго связаны с объектами Maya и при преобразовании поворота или перемещения также меняют свою ориентацию или положение. Это бывает полезно при анимации объектов.

Более подробно о прямоугольной системе координат мы поговорим в главе 3, в которой вам предстоит смоделировать аналог Солнечной системы, показанный на Рисунок 1.3. Солнце будет находиться в начале координат, а планеты должны двигаться вокруг него в глобальной системе координат, одновременно вращаясь вокруг своей оси. Спутники же, в свою очередь, будут двигаться вокруг планет и тоже вращаться вокруг своей оси.

В первом кадре были созданы ключи

1.6. В первом кадре были созданы ключи анимации, фиксирующие положение, ориентацию и масштаб конуса. Следующий набор ключей анимации для тех же параметров был создан в кадре № 30. Положение объекта в промежуточных кадрах приложение рассчитало автоматически

Векторное изображение слева —

1.2. Векторное изображение: слева — исходное; справа — увеличенное на 200 %

В Maya вам предстоит работать с векторной графикой, имеющей вид каркасов. После визуализации она также преобразуется в набор растровых изображений.

При редактировании векторных файлов с помощью специальных программ меняется геометрическая информация. Это позволяет легко манипулировать файлами, что немаловажно для индустрии проектирования.

Векторные изображения

Векторные изображения создаются совершенно другим способом — на основе математических алгоритмов и геометрических функций. В данном случае определяется не цвет каждого пиксела, а области (areas), объемные фигуры (volumes) и плоские фигуры (shapes).

Среди популярных приложений для работы с векторной графикой можно выделить Illustrator и Flash. Кроме того, векторными являются все программы для систем автоматизированного проектирования (САПР) (CAD — computer-aided design), например AutoCAD или SolidWorks. Они позволяют создавать плоские и объемные фигуры, раскрашивать их в разные цвета или назначать им материалы.

Полученные с помощью таких приложений результаты хранятся в файлах, которые содержат информацию о координатах, уравнения точек в пространстве и назначенные пользователем цветовые значения. Затем векторная информация преобразуется в растровые изображения путем визуализации.

У векторных изображений не существует ограничений на масштабирование. Изменение размера подобного рисунка не сопровождается потерей качества (Рисунок 1.2).

Движущиеся изображения в векторных программах также сохраняются в виде уравнений, определяющих плоские и объемные фигуры и указывающих на изменение положения геометрии. Скачивая из Интернета мультфильм, созданный в приложении Flash, вы получаете информацию в векторной форме. Это сведения о положении, размере и форме всех персонажей и фоновых декораций. Затем компьютер в реальном времени визуализирует файл, и на экране вы видите уже растровое изображение.

Вес

Вес объектов является важным аспектом дизайна и анимации. Он подчеркивается цветом объекта, его контрастностью, формой, положением в сцене и размером отрицательного пространства вокруг него. В анимации вес объекта играет еще более важную роль. Показав, что объект имеет вес, вы увеличите достоверность происходящего. Как вы убедитесь в главе 8, в которой вам предстоит заставить топор летать, программируя движение объекта, крайне важно показать, что он имеет вес. Только тогда анимация будет выглядеть реалистично.

Движение объекта и его взаимодействие с различными элементами сцены должны создавать впечатление, что объект обладает некой массой. В противном случае анимация будет выглядеть фальшиво.

Существуют различные техники имитации веса объекта, например искажение формы при движении. Хотя на первый взгляд идея растягивать и сжимать объект при движении выглядит странно, этот прием позволяет увеличить достоверность анимации. Более подробную информацию по этой теме вы получите в главе 8.

Визуализация

Созданные сцены требуется визуализировать, то есть превратить в набор картинок или фильм. Компьютер вычисляет вид каждого из объектов сцены и показывает его на экране. Этот процесс требует значительного количества ресурсов и может занять довольно много времени. Как вы убедитесь чуть позднее, способы создания объектов оказывают огромное влияние на продолжительность визуализации.

После завершения процесса визуализации полученные изображения сортируются и собираются воедино. Более подробно поговорим на эту тему в главе 11. Остальные стадии последующей обработки — монтаж, редактирование и наложение звуковой дорожки — выходят за рамки данного издания, поэтому ограничимся лишь их кратким описанием. При желании вы можете найти множество дополнительных пособий на эти темы.

Вступление

Во многих случаях искусство требует трансцендентных способов выражения. Оно имеет внутреннюю гармонию. Для лучшего понимания задач, возникающих в процессе создания компьютерной графики, нужно осознать, с чем вы работаете и к чему вы стремитесь.

Приступив к изучению Maya, вы начинаете знакомство с новым языком, с новым средством общения. Помните, что техника, которую вы получаете в руки, является лишь средством конечного выражения вашей фантазии. Поэтому насладитесь процессом работы.

Цифровые студии нанимают в первую очередь профессиональных художников, то есть людей, имеющих опыт в традиционных искусствах, например рисовании, живописи, фотографии или скульптуре. Соответственно, изучение компьютерной графики следует начать с обзора ключевых принципов искусства. Именно этому и посвящена данная глава. Всегда следует помнить, что компьютер, с которым вы работаете, — не более чем инструмент.

В последние десятилетия интерес к компьютерной графике значительно возрос. В немалой степени это является следствием появления на рынке мощных компьютеров по относительно низким ценам. Начиная с конца 90-х годов оборудование для создания анимации стало доступным для индивидуальных пользователей.

В результате многие художники добавили в сферу своих интересов компьютерную графику. Но перед тем как приступить к изучению конкретных инструментов, необходимо познакомиться с фундаментальными понятиями из этой области.

Вывод изображений

Обычно пользователи хотят, чтобы созданную ими анимацию увидела как можно большая аудитория. Для этого требуется визуализировать полученный результат в виде набора изображений или фильма. Сохраняется файл различными способами в зависимости от того, каким образом вы собираетесь его просматривать.

Кратко конвейерный процесс работы над

Заключение

Кратко конвейерный процесс работы над анимацией выглядит так. На стадии подготовки пишется сценарий, согласно которому в художественном отделе рисуется визуальный ряд. Сценарий превращается в набор раскадровок, копии которых распространяются между членами команды, занимающимися анимацией и компоновкой сцены. На этой же стадии записывается звук. Производство начинается с создания персонажей и фоновых декораций. Затем в соответствии со звуковым рядом анимируется движение губ. После этого персонаж передается другому аниматору, который на основе раскадровок и звукового сопровождения программирует остальные его движения.
Готовые сцены визуализируются, собираются в нужном порядке и передаются членам команды, работающим со звуком, которые добавляют все прочие звуковые эффекты. Отдельные эпизоды соединяются друг с другом и записываются на пленку. Анимация готова!

Законы физики

В главе 12 вы познакомитесь с одной из самых мощных функций Maya — модулем имитации динамики. Для его корректного использования вы должны знать основные законы физики и свойства окружающих нас тел.