Tietokoneanimaatio on eräänlainen tietokoneella luotu animaatio , erityisesti kolmiulotteinen tietokonegrafiikka (" CGI-grafiikka "), mutta ei rajoittuen siihen [1] . Vaikka tietokoneita on käytetty laajalti animaatiossa 1980-luvulta lähtien, termi "tietokoneanimaatio" viittaa nykyään nimenomaan 3D-CGI-animaatioon, kun taas tietokoneella käsin piirretyssä 2D-animaatiossa käytetään muita termejä, esimerkiksi " Flash-animaatio " ja " GIF -animaatio.
Tietokoneanimaatioiden historia liittyy läheisesti erikoistuneiden grafiikkaohjelmistopakettien syntymiseen ja kehittymiseen.
Ensimmäinen askel visuaalisten tehosteiden tekniikassa oli Sketchpad-järjestelmä, jonka Ivan Sutherland keksi vuonna 1961 ja joka aloitti tietokonegrafiikan aikakauden. Tässä järjestelmässä käyttäjät voivat luoda piirustuksia suoraan monitorin näytölle käyttämällä valokynää. Vuonna 1967 Sutherland aloitti yhdessä David Evansin kanssa tietokonegrafiikan opetussuunnitelman luomisen. Utahin yliopistossa (USA), jossa tällainen tutkimus perustettiin, työskenteli tuolloin: Jim Clark - Silicon Graphics Inc :n perustaja , Edwin Catmull - yksi edelläkävijöistä elokuvien luomisessa tietokoneella, John Warnock - Adobe Systemsin perustaja ja merkittävien tuotteiden, kuten Photoshop ja PostScript , kehittäjä . Ensin muodostettiin kolmiulotteinen kuva esineistä geometristen muotojen (useammin kolmioiden) perusteella. Samanaikaisesti geometrisissa muodoissa oli yksivärinen täyttö, ja etualalla olevat objektit peittivät taustalle asetetut.
Vuonna 1968 Neuvostoliitossa Neuvostoliiton tiedemiehet N. N. Konstantinov, V. V. Minakhin ja V. Yu. Ponomarenko kuvasivat tietokonesarjakuvaa " Kitty ", joka esitteli kissan kävelyä. Tietokone loi liikkeet kokonaan siihen syötettyjen differentiaaliyhtälöiden mukaan. Itse animaatiokehykset painettiin tekstitulostimella, jossa pikselin roolia näytteli venäläinen kirjain "Sh".
Henry Gouraud ehdotti vuonna 1971, että kolmiot värjätään niiden kärkien värien lineaarisella interpoloinnilla . Tämä mahdollisti tasaisemman muutoksen intensiteetissä esineiden pinnalla. Vuonna 1974 Edwin Catmull ehdotti Z-puskurin konseptia , joka nopeuttaa piilotettujen reunojen poistamista. Toinen Catmullin keksintö on tekstuurin asettaminen kolmiulotteisten esineiden pinnalle, mikä tarjoaa näille esineille realistisuutta. Wu Tong Fong ehdotti monikulmion koko pinnan sävyjen interpolointia, mikä tarjoaa paremman tasoituksen, vaikka se vaatii huomattavasti enemmän laskelmia.
James Blinn vuonna 1976 yhdisti Phong-värjäyksen ja tekstuurikartoituksen esineiden pinnalla. Vuonna 1980 Turner Whitted ehdotti uutta renderöintitekniikkaa (jäljitys), joka koostuu valonsäteiden polkujen seuraamisesta valonlähteestä kameran linssiin ottaen huomioon niiden heijastuminen kohtauksen kohteista. Vuonna 1986 AT&T julkaisi ensimmäisen henkilökohtaisen tietokoneen animaatiopaketin ( TOPAS ), joka maksoi 10 000 dollaria ja toimi tietokoneissa, joissa oli Intel 80286 -prosessori ja DOS - käyttöjärjestelmä . Vuonna 1990 AutoDesk aloitti 3D Studio -tuotteen myynnin . Vuonna 1997 Macromedia osti pienen verkkografiikkaohjelman FutureWave Softwarelta , joka käynnisti tunnetun tietokoneanimaatioohjelman Macromedia Flash . Maya aloitti tuotannon vuonna 1998 ja maksoi 15 000 - 30 000 dollaria.
Nykyään tietokoneanimaatiota käytetään laajalti elokuvateollisuudessa sekä animaatiostudioissa. Sen avulla tietokonetaiteilijat herättävät fantasiahahmoja henkiin, luovat uskomattomia maailmoja.
Yksi ensimmäisistä tietokoneanimaatiota käyttävistä elokuvista oli Star Wars -sarja.
Animaatiotiedot tallennetaan erikoislaitteilla todellisista liikkuvista kohteista ja siirretään niiden simulointiin tietokoneeseen. Yleinen esimerkki tällaisesta tekniikasta on liikkeen sieppaus . Näyttelijät erikoispukuissa sensoreilla tekevät liikkeitä, jotka tallennetaan kameroilla ja analysoidaan erikoisohjelmistolla. Lopullisia tietoja näyttelijöiden nivelten ja raajojen liikkeistä sovelletaan virtuaalisten hahmojen kolmiulotteisiin luurankoihin, mikä saavuttaa heidän liikkeensä korkean luotettavuuden.
Samaa menetelmää käytetään siirtämään elävän näyttelijän ilmeet kolmiulotteiseen vastineeseensa tietokoneessa.
Proseduurianimaatio on kokonaan tai osittain tietokoneella laskettu. Tämä voi sisältää seuraavat tyypit:
Nimi tulee englanninkielisestä sanasta Shape. Käännös tarkoittaa geometristen muotojen kuviota tai animaatiota. Hyvin toteutetut animaatiot eivät jätä katsojaa välinpitämättömäksi ja vie hänet hypnoottisesti tapahtumaan. Yksinkertaiset hahmot, jotka syntyvät satunnaisesti tyhjästä, myös katoavat, muuttuvat toisikseen. Samalla videoviestin merkitys on kaikille selvä.
Tietokoneanimaatiot voidaan tallentaa yleisiin grafiikkatiedostoihin (esimerkiksi GIF -muodossa ) itsenäisten kuvien joukona tai asianmukaisten animaatiopakettien ( 3ds Max , Blender , Maya jne.) erikoistiedostoihin tekstuureina ja yksittäisinä elementteinä, tai muodoissa, jotka on tarkoitettu katseluun ( FLIC ) ja käytettäväksi peleissä ( Bink ). Animaatio voidaan myös tallentaa videomuotoon (esimerkiksi MPEG-4 ).
Tietokoneanimaatiota (diaesityksiä peräkkäin esivalmistetuista grafiikkatiedostoista sekä liikkeen tietokonesimulaatiota muuttamalla ja piirtämällä objektien muotoa tai näyttämällä peräkkäisiä kuvia liikevaiheilla, jotka on valmistettu etukäteen tai generoitu animaation aikana) voidaan käyttää tietokoneessa . pelit , multimediasovellukset (esimerkiksi tietosanakirjat) sekä yksittäisten suunnitteluelementtien, kuten verkkosivujen ja mainonnan (animoidut bannerit ), "elävöittäminen". Verkkosivuilla animaatioita voidaan luoda tyyleillä ( CSS ) ja skripteillä ( JavaScript ) tai Flash -tekniikalla tai sen analogeilla luoduilla moduuleilla (flash-animaatio).
1980 - luvun puolivälistä lähtien tietokoneanimaatiota on käytetty elokuvan erikoistehosteiden luomiseen . Ensimmäinen elokuva, joka sisälsi tietokoneella syntetisoituun kuvaan perustuvia keskeisiä kohtauksia, oli Terminator 2: Judgment Day [ 2] .
3D-tietokoneanimaatioiden kiistaton etu klassiseen käsinpiirrettyyn animaatioon verrattuna on se, että kohteen (kasvonpiirteet jne.) mittasuhteissa ei esiinny täysin vääristymiä liikkeen aikana, mikä on väistämätöntä manuaalisessa piirtämisessä.
Yksi avoin haaste tietokoneanimaatiossa on fotorealistinen ihmisanimaatio. Tällä hetkellä useimmissa tietokoneanimaatioilla luoduissa elokuvissa esitetään eläinhahmoja ( Flickin seikkailut , Nemon löytäminen , Ratatouille , Ice Age , Metsätarina , Metsästyskausi ), fantasiahahmoja ( Monsters , Inc. , Shrek , Teenage Mutant Ninja Turtles , Monsters vs. alienit ), antropomorfiset koneet ( Autot , WALL-E , Robotit ) tai sarjakuvamies ( The Incredibles , Despicable Me , Up , Ultramarines ).
Elokuvaa Final Fantasy: The Spirits Within Us mainitaan usein ensimmäisenä tietokoneella luotuna elokuvana, joka yrittää näyttää realistisen näköisiä ihmisiä. Ihmiskehon, ihmisen liikkeiden ja biomekaniikan valtavan monimutkaisuuden vuoksi realistinen ihmissimulaatio on kuitenkin suurelta osin avoin ongelma. Toinen ongelma on vastenmielisyys psykologisena vastauksena lähes täydellisen ihmisen animaation katsomiseen, joka tunnetaan nimellä " uncanny Valley ". Tämä on yksi tietokoneanimaatioiden "pyhistä graaleista". Viime kädessä tavoitteena on luoda ohjelmisto, jossa animaattori voi luoda jaksoja, joissa näkyy fotorealistinen ihmishahmo fyysisesti uskottavassa liikkeessä sekä vaatteiden, fotorealististen hiusten, monimutkaisten luonnollisten taustojen ja mahdollisesti vuorovaikutusten kanssa muiden ihmishahmomallien kanssa. Tämän saavutettuaan katsoja ei voi enää kertoa, että tietty sekvenssi on tietokoneella luotu tai luotu käyttämällä oikeita näyttelijöitä elokuvakameran edessä. Täydellisen realismin saavuttamisella voi olla suuria seurauksia elokuvateollisuudelle.
Tämä saavutus voi tuoda yhtä vakavat seuraukset oikeusjärjestelmälle - video- tai valokuvamateriaalin käyttäminen todisteena, alibin vahvistaminen jne. tulee ongelmalliseksi, koska on tarpeen todistaa yksiselitteisesti kuvatun materiaalin todellisuus.
Tällä hetkellä käytössä on 3D-tietokoneanimaatio, joka voidaan jakaa kahteen pääalueeseen: fotorealistiseen ja ei-fotorealistiseen renderöintiin. Itse fotorealistinen tietokoneanimaatio voidaan jakaa kahteen alakategoriaan: todelliseen fotorealismiin (jossa liikkeen sieppausta käytetään virtuaalisen ihmishahmon luomisessa) ja tyyliteltyyn fotorealismiin. Todellinen fotorealismi on se, mitä Final Fantasy on saavuttanut, ja se pystyy tulevaisuudessa todennäköisesti tarjoamaan meille pitkän elokuvan , jossa on fantasianäkökohtia, kuten The Dark Crystalissa ilman edistynyttä nukketeatteria ja animatroniikkaa, ja Antz Ant on esimerkki tyylillisestä fotorealismista ( tulevaisuudessa tyylitelty fotorealismi voi korvata perinteisen stop-motion-animoinnin, kuten Corpse Bride -sarjakuvassa ). Yksikään mainituista ei ole täydellinen, mutta kehitys jatkuu.
| Animaatio ja animaatioteknologiat | |
|---|---|
| 2D-animaatio | |
| 3D-grafiikka | |
| tietokoneanimaatio | |