Datoranimering är en typ av animation skapad med hjälp av en dator, i synnerhet tredimensionell datorgrafik (" CGI-grafik "), men inte begränsad till det [1] . Även om datorer har använts i stor utsträckning i animation sedan 1980-talet, hänvisar termen "datoranimation" nu specifikt till 3D CGI-animering, medan andra termer används för 2D handritad animering med en dator, till exempel " Flash-animation " och " GIF-animering '.
Datoranimationens historia är nära förknippad med framväxten och utvecklingen av specialiserade grafikprogram.
Det första steget i tekniken för visuella effekter var Sketchpad-systemet, som uppfanns av Ivan Sutherland 1961, som inledde datorgrafikens era. I det här systemet, med hjälp av en ljuspenna, kunde användare skapa ritningar direkt på skärmen. 1967 började Sutherland, tillsammans med David Evans , arbetet med att skapa en läroplan för datorgrafik. Vid University of Utah (USA), där sådan forskning grundades, arbetade vid den tiden: Jim Clark - grundare av Silicon Graphics Inc. , Edwin Catmull - en av pionjärerna inom området för att skapa filmer med hjälp av en dator, John Warnock - grundare av Adobe Systems och utvecklare av sådana anmärkningsvärda produkter som Photoshop och PostScript . Först bildades en tredimensionell bild av objekt på grundval av en uppsättning geometriska former (oftast trianglar). Samtidigt hade de geometriska formerna en enfärgad fyllning, och förgrundsobjekten täckte de som placerades i bakgrunden.
1968, i Sovjetunionen, filmade sovjetiska forskare N. N. Konstantinov, V. V. Minakhin och V. Yu. Ponomarenko en datortecknad film " Kitty ", som demonstrerade en katts gång. Rörelserna skapades helt av datorn enligt de differentialekvationer som lagts in i den. Själva animationsramarna skrevs ut på en textskrivare, där pixelns roll spelades av den ryska bokstaven "Sh".
1971 föreslog Henry Gouraud att trianglar skulle färgas genom linjär interpolation av färgerna på deras hörn. Detta gjorde det möjligt att få en jämnare förändring av intensiteterna längs objektens yta. 1974 föreslog Edwin Catmull konceptet med Z-bufferten , vilket påskyndade processen att ta bort dolda kanter. En annan uppfinning av Catmull är påförandet av textur på ytan av tredimensionella föremål, vilket ger realism åt dessa föremål. Wu Tong Fong föreslog att interpolera nyanserna på hela polygonens yta, vilket ger bättre utjämning, även om det kräver betydligt fler beräkningar.
James Blinn 1976 kombinerade Phong-färgning och texturkartering på ytan av föremål. 1980 föreslog Turner Whitted en ny renderingsteknik (spårning), som består i att spåra ljusstrålars vägar från en ljuskälla till en kameralins, med hänsyn till deras reflektion från objekt i scenen. 1986 släppte AT&T det första animationspaketet för persondatorer ( TOPAS ), som kostade 10 000 $ och kördes på datorer med en Intel 80286-processor och ett DOS - operativsystem . 1990 började AutoDesk sälja produkten 3D Studio . 1997 förvärvade Macromedia ett litet webbgrafikprogram från FutureWave Software , som startade det välkända datoranimationsprogrammet Macromedia Flash . Maya började tillverka 1998 och kostade mellan $15 000 och $30 000.
Nuförtiden används datoranimation flitigt i filmindustrin, såväl som i animationsstudior. Med hjälp av det väcker datorkonstnärer fantasikaraktärer till liv, skapar otroliga världar.
En av de första filmerna som använde datoranimation var Star Wars-serien.
Animationsdata registreras med specialutrustning från verkliga rörliga föremål och överförs till deras simulering i en dator. Ett vanligt exempel på en sådan teknik är motion capture . Skådespelare i specialdräkter med sensorer gör rörelser som registreras av kameror och analyseras av speciell programvara. De slutliga uppgifterna om rörelsen av skådespelarnas leder och lemmar appliceras på de tredimensionella skelett av virtuella karaktärer, vilket uppnår en hög nivå av tillförlitlighet för deras rörelse.
Samma metod används för att överföra ansiktsuttrycken från en levande skådespelare till dess tredimensionella motsvarighet i en dator.
Proceduranimering är helt eller delvis datorberäknad. Detta kan inkludera följande typer:
Namnet kommer från det engelska ordet Shape. Översättning betyder figur eller animation av geometriska former. Väl genomförda animationer lämnar inte betraktaren oberörd, utan tar honom hypnotiskt in i vad som händer. Enkla figurer, som slumpmässigt dyker upp från ingenstans, också försvinner, förvandlas till varandra. Samtidigt är innebörden av videomeddelandet tydlig för alla.
Datoranimationer kan lagras i universella grafikfiler (till exempel i GIF -format ) som en uppsättning oberoende bilder, eller i specialiserade filer med lämpliga animationspaket ( 3ds Max , Blender , Maya , etc.) som texturer och individuella element, eller i format avsedda för visning ( FLIC ) och användning i spel ( Bink ). Animering kan också sparas i videoformat (till exempel MPEG-4 ).
Datoranimering (sekventiell visning av bildspel från förberedda grafiska filer, samt datorsimulering av rörelse genom att ändra och rita om formen på objekt eller visa sekventiella bilder med rörelsefaser förberedda i förväg eller genererade under animering) kan användas i dator spel , multimediaapplikationer (till exempel uppslagsverk), samt att "vitalisera" individuella designelement, såsom webbsidor och reklam (animerade banners ). På webbsidor kan animering genereras med hjälp av stilar ( CSS ) och skript ( JavaScript ) eller moduler skapade med Flash -teknik eller dess analoger (flash-animation).
Sedan mitten av 1980-talet har datoranimation använts för att skapa specialeffekter inom film . Den första filmen som innehöll nyckelscener baserade på en datorsyntetiserad bild var Terminator 2: Judgment Day [ 2] .
Den otvivelaktiga fördelen med 3D-datoranimation jämfört med klassisk handritad animation är den fullständiga frånvaron av förvrängningar i proportionerna av ett objekt (ansiktsdrag, etc.) under rörelse, vilket är oundvikligt vid manuell ritning.
En öppen utmaning inom datoranimering är fotorealistisk mänsklig animation. För närvarande visar de flesta filmer som skapats med datoranimation djurkaraktärer ( The Adventures of Flick , Finding Nemo , Ratatouille , Ice Age , The Forest Tale , Hunting Season ), fantasykaraktärer ( Monster , Inc., Shrek , Teenage Mutant Ninja Turtles , Monsters vs. . utomjordingar ), antropomorfa maskiner ( bilar , WALL-E , robotar ) eller tecknad man ( The Incredibles , Despicable Me , Up , Ultramarines ).
Filmen Final Fantasy: The Spirits Within Us nämns ofta som den första datorgenererade filmen som försöker visa människor som ser realistiskt ut. Men på grund av människokroppens enorma komplexitet, mänskliga rörelser och mänsklig biomekanik förblir realistisk mänsklig simulering till stor del ett öppet problem. Ett annat problem är ogillan som ett psykologiskt svar på att titta på nästan perfekt mänsklig animation, känd som " uncanny valley ". Detta är en av de "heliga gralerna" av datoranimation. Ytterst är målet att skapa mjukvara där animatören kan generera sekvenser som visar en fotorealistisk mänsklig karaktär som genomgår fysiskt trovärdiga rörelser, tillsammans med kläder, fotorealistiskt hår, komplicerade naturliga bakgrunder och möjligen interaktioner med andra mänskliga karaktärsmodeller. Efter att ha uppnått detta kommer tittaren inte längre att kunna se att en viss sekvens är datorgenererad, eller skapad med riktiga skådespelare framför en filmkamera. Att uppnå total realism kan få stora konsekvenser för filmindustrin.
Denna prestation kan ge inte mindre allvarliga konsekvenser för rättssystemet - det kommer att bli problematiskt att använda video- eller fotografiskt material som bevis, bekräfta ett alibi, etc., eftersom det kommer att vara nödvändigt att entydigt bevisa det filmade materialets verklighet.
För närvarande används 3D-datoranimation, och den kan delas in i två huvudområden: fotorealistisk och icke-fotorealistisk rendering. Själva fotorealistisk datoranimation kan delas in i två underkategorier: verklig fotorealism (där motion capture används för att skapa en virtuell mänsklig karaktär) och stiliserad fotorealism. Sann fotorealism är vad Final Fantasy har uppnått och i framtiden sannolikt kommer att kunna ge oss en långfilm med fantasyaspekter som i The Dark Crystal utan användning av avancerad dockteater och animatronik, och Antz Ant är ett exempel på stilistisk fotorealism ( i framtiden kan stiliserad fotorealism ersätta den traditionella stop-motion-animationen, som i Corpse Bride -serien ). Ingen av de nämnda är perfekta, men framstegen fortsätter.
| Animation och animationsteknik | |
|---|---|
| 2D-animation | |
| 3D-grafik | |
| datoranimering | |