Принципы анимации

При создании анимационных фильмов используются некоторые общие принципы. Большинство из них сформулировано для анимации Диснея и первоначально относилось к мультфильмам, выполненным в технике традиционной анимации, но практически все они применимы и при других технологиях.

Сжатие и растяжение

Если передвинуть твердый реальный объект, к примеру, стул, то он останется жестким и в движении. Форма же живых существ всегда по-особому деформируется. Например, если Вы сгибаете руку, Ваш бицепс вздувается. Когда Вы выпрямляете руку, мышцы вытягиваются и выпрямляются. Согнутое положение показывают сплющенным объемом, а выпрямленное - вытянутым. Важное правило: считать объем объектов постоянным при сжатии, растяжении и в покое. Если этим пренебречь, то объекты будут выглядеть уменьшенными при сжатии и увеличенными при растяжении.

Классический пример - прыгающий мяч, когда он сплющивается при касании земли и вытягивается до и после касания. Растяжение, хотя и нереалистичное, заставляет мяч двигаться быстрее прямо перед касанием земли и сразу после.

Когда объекты сжимаются и растягиваются, это говорит нам, что они сделаны из пластичного материала, если нет, то из жесткого. Объекты, частично пластичные или частично жесткие должны деформироваться только в пластичных местах. Объекты на шарнирах могут двигаться без деформации, как, к примеру, Люксо Младший (Luxo, jr.).

Деформации особенно важны в лицевой мимике: они показывают пластичность кожи и мускулов, как и взаимосвязи различных частей лица. В самой ранней анимации персонажи двигали только губами, что выглядело нереалистично. Позднее инновации позволили изменяться всему лицу вслед за ртом, что уже выглядит более правдоподобно. Для эффекта это можно еще и преувеличить. Широкая улыбка или насупленное выражение лица привлекательнее, чем только изменение одного рта.

Деформации можно использовать и при быстром движении объектов. Если движение медленное, объект перекрывает сам себя в кадрах, и движение визуально сглаживается. Но если движение очень быстрое, то захлеста объектов нет и глаз различает отдельные картинки - объект начнет стробироваться, мелькать. Решение - растянуть объект, чтобы сохранить захлест и плавность движения.

Рис. 6.4. Иллюстрация принципа сжатия и растяжения в анимации

Пример: мяч справа был растянут, что выглядит более естественным.

Сжатие и растяжение может быть выполнено различными масштабированиями в 3D-системе координат ключевых поз. Следите за неизменностью объема. Так, растяжение по одной из осей (X), должно привести к сжатию в других направлениях (Z,Y). Растяжение должно быть выполнено также вдоль направления движения - может потребоваться и трансформация вращения.

Расчет времени и движения (тайминг)

Расчет скорости выполнения действия, или тайминг, имеет большое значение для движения, причем и физическое, и эмоциональное. Аниматору приходится уделять много внимания балансировке упреждения движения, самому движению и реакции на это движение. Если движение занимает слишком много времени, то зритель может потерять к нему интерес, а если слишком мало, то зритель может не разглядеть его или не понять.

Тайминг может передать ощущение массы объекта. Тяжелые объекты требуют большей силы и более длительного времени на ускорение и замедление. Например, мяч для боулинга персонаж поднимает медленнее, чем баскетбольный мяч. Подобным образом тайминг говорит и о размере объектов. Большие объекты двигаются медленнее, чем маленькие, имеют большую инерцию. Такой эффект делают не изменением поз, а варьированием промежутков (числа кадров) между позами.

Движение может давать иллюзию веса предметов. Рассмотрим, например, мяч, ударяющийся о коробку.

Если мяч отскакивает от коробки, а коробка неподвижна, у нас складывается иллюзия, будто коробка намного тяжелее мяча.

Если же мяч сдвигает коробку и двигается дальше, то коробка воспринимается как значительно более легкая, чем мяч.

Тайминг может иметь и эмоциональное значение. Рассмотрим сцену с головой, наклоненной сначала в сторону правого, потом в сторону левого плеча.

Изменяя число промежуточных кадров, можно изменить значение происходящего:

§ Без промежуточных кадров - персонажа очень сильно ударили, ему почти снесли голову.

§ Один промежуточный кадр - персонажа ударили чем-то весомым, например сковородой.

§ Два промежуточных кадра - персонажа свела нервная судорога

§ Три промежуточных кадра - персонаж уклоняется от пролетающего объекта.

§ Четыре промежуточных кадра - персонаж кивком головы отдает отрывистый приказ.

§ Шесть промежуточных кадров - персонаж увидел что-то привлекательное.

§ Девять промежуточных кадров - персонаж о чем-то задумался.

§ Десять промежуточных кадров - персонаж разминает затекшую шею.

Упреждение (или отказное движение)

Движение делится на три части:

1. подготовка движения – упреждение,

2. собственно движение,

3. окончание движения.

Упреждение можно рассматривать как подготовку движения, следующую из анатомии, например, замах ноги перед ударом по мячу.

Также его можно рассматривать как способ привлечения зрительского внимания к той части экрана, где подготавливается движение; например, поднимание рук вверх и выразительный взгляд на что-то до того, как его поднять; или взгляд на что-то вне экрана и затем реакция на него до того, как движение появится на экране. Так, например, сделана начальная сцена в Люксо Младшем (Luxo, jr.). Папа смотрит вне экрана и реагирует на что-то. Это заставляет зрителей смотреть на ту часть кадра, где должен появиться Люксо Младший (Luxo, jr.).

Правильно рассчитанное упреждение помогает зрителям лучше понять и быстрое движение, например, подготовку бега, а затем и прыжка за пределы экрана.

Упреждение может создавать ощущение веса или массы, например, тяжелые люди могут опираться на стул, чтобы встать, а вот маленькие могут просто вскочить.

Сценичность

Сценичность - это постановка идеи так, чтобы она читалась предельно ясно.

Идея может быть выражена в действии, индивидуальности, эмоциях или настроении - главное, чтобы идея была ясна для зрителей.

Сценичность ведет зрительские глаза туда, где произойдет действие, чтобы никто ничего не пропустил. Это означает, что в каждый момент важна только одна идея, иначе зрители не заметят нее. Так, иногда главный объект должен быть контрастнее остальной сцены. Хороший пример - привлечь внимание движением. В статичной сцене обратит на себя внимание движущийся предмет, в сценах же, где все движется, глаз остановится на неподвижном объекте.

Аниматор должен использовать различные техники, чтобы быть уверенным, что зритель смотрит на нужный объект в нужное время. Например, в Люксо Младшем (Luxo, jr.) папа появляется первым и поэтому становится центром внимания. А когда сынишка впрыгивает в кадр, двигаясь быстро, центр внимания переключается на него. В определенный момент сынишка останавливается и смотрит вверх на папу, опять переводя внимание на него.

В ранний период Диснея все персонажи были черно-белыми, без оттенков серого. Все движения показывались силуэтами (видами сбоку), иначе, если бы персонаж сдвинул свою черную руку вперед своего черного тела, это бы не прочиталось. Поэтому действие должно происходить на белом фоне. Аниматоры Диснея выяснили, что даже без этого технологического ограничения наиболее четко действие читается в силуэтах.

И в современной цветной 3D-графике силуэтные действия остаются наиболее разграниченными и, соответственно, предпочитаемыми даже по сравнению с фронтальным действием. К примеру, если силуэт персонажа просыпается и трет свои бока, легче будет понять, что происходит, чем если он потрет живот.

Сквозное движение и захлест действия

Сквозное движение - это непрерывность, отсутствие частей в движении. Примером может служить бросание мяча: рука продолжает двигаться, когда мяч уже брошен. При движении сложного объекта различные части объекта движутся различное время с различным темпом. Например, при ходьбе сначала идет бедро, затем остальная часть ноги и потом уже стопа. Когда ведущая часть останавливается, ведомые еще продолжают движение.

Тяжелые части запаздывают и останавливаются медленнее. К примеру, антенны насекомого будут запаздывать, а их движение будет более быстрым, указывая на меньшую массу.

Захлест означает начало второго движения до того, как первое полностью закончилось. Это удерживает интерес зрителя: между движениями не должно быть мертвых точек.

Вот замечание о захлесте от Уолта Диснея:

«Совсем не обязательно аниматору брать персонажа в первой точке и полностью завершать это действие и лишь затем переходить к следующему действию, как если бы он никогда не думал, что будет делать дальше до полного завершения первого действия. Когда персонаж знает, что он собирается делать, он не будет останавливаться перед каждым отдельным действием и раздумывать, делать ли его. Он спланирует это заранее в своей голове».

«Прямо вперед» и «от позы к позе»

«Прямо вперед» при ручном рисовании анимации - это когда аниматор начинает фазовать с первого движения, последовательно делая рисунок за рисунком, пока не закончит сцену. Это создает спонтанную и непредсказуемую анимацию и используется для диких путаных движений.

«От позы к позе» - аниматор аккуратно распланирует всю анимацию, нарисует последовательность основных поз (начало, несколько промежуточных фаз и финальные фазы), а потом уже все промежуточные кадры (это может сделать другой художник или компьютер). Такая техника используется там, где сцена требует большего внимания, а сами позы и расчет времени и движения очень важны.

Эта техника подобна расстановке ключевых кадров в компьютерной графике, которую приходится слегка доводить, ведь промежуточные фазы не всегда предсказуемы. Например, объекты или части объекта могут пересекать друг друга. В случае сложных объектов компьютерная расстановка фаз требует изменения и из-за иерархической структуры модели. Различные части иерархии должны быть трансформированы в различных ключах. Например, при прыжке, ключи перемещения могут быть установлены сразу для всей модели в направлениях X и Z. Затем дополнительные ключи вращения или перемещения могут быть установлены для отдельных частей модели, например рук и ног.

Смягчение начала и завершения

Прием расстановки промежуточных фаз между двумя крайними положениями. Это - второй и третий порядок продолженности (continuity, плавности) движения объекта. По сравнению с постоянной скоростью ускорения выглядят более привлекательно и иногда более естественно, из чего следует, что надо изменять скорость движения. Например, прыгающий мяч движется быстрее, когда он подлетает или отскакивает от земли и медленнее в наивысшей точке. Для объекта или персонажа это характеризуется словами «мягкое завершение» предыдущей позы и «мягкое начало» позы следующей.

Мяч слева прыгает с постоянной скоростью без сжатия/растяжения.

Мяч в центре имеет смягченные начало и завершение со сжатием/растяжением.

Мяч справа двигается с постоянной скоростью со сжатием/растяжением.

Этого обычно добиваются использованием сплайнов смягчения, контролирующих траектории движения объектов. Для достижения нужного эффекта можно изменять различные параметры сплайнов. В 3D Studio они контролируются параметрами Ease To и Ease From в закладке Key (вызванного из окна Track).

Когда эти параметры равны нулю, скорость постоянна в обоих направлениях, то есть в начале и в завершении ключевой фазы. При более высоком значении параметра Ease To движение ускоряется, покидая предыдущий ключевой кадр, и замедляется, подходя к текущему. При более низком значении параметра Ease From движение медленнее покидает текущий кадр и ускоряется к следующему ключевому кадру.

Установка параметра tick mark контролирует направление изменения скорости: с установленным tick mark такт движения замедляется, а с неустановленным - такт ускоряется.
Примеры:

§ Оба параметра Ease To/From установлены на 0 (bounce0.flc).

§ Оба параметра Ease To/From установлены на 50 (max value) (bounce1.flc).

Другие вероятные проблемы связаны с самими сплайнами, контролирующими движение в области ключевого кадра. Из-за математических свойств сплайнов возможен эффект засечения (overshoot). Посмотрите, например, на box1.flc. Для верхней коробки ключевые кадры были расставлены так, чтобы она только касалась верхней грани нижней коробки, но из-за свойств сплайнов после просчета промежуточных фаз она, двигаясь, засекает нижнюю коробку.

Требуются еще три других параметра, контролирующих форму сплайнов смягчения.

Натяжение (Tension) - контроллер натяжения определяет форму сплайновой кривой.

Продолженность (Continuity) контролирует угол, под которым сплайн входит в ключевой кадр или покидает его.

Смещение (Bias) поднимает или опускает кривую движения в позиции ключевого кадра.

Движение по дугам

Шарнирно соединенные сочленения двигаются по дугам. Конечности млекопитающих и многих других живых существ имеют именно такую конструкцию. Следовательно, когда мы двигаем руками или ногами, перемещение происходит по дуге. В результате движение получается натуральным и предсказуемым.

Однако это всего лишь частный случай. Аниматоры Диснея в 1920-30-х годах изучали, что именно хочет видеть зритель. Они обнаружили, что людям намного больше нравятся дугообразные формы, а не прямые линии. Поэтому при разработке траектории перемещения нужно убедиться, что с точки зрения камеры она имеет форму дуги.

Представьте себе подающего в бейсбольной команде. Он может заставить мяч двигаться по прямой линии, но действие станет намного более интересным, если траектория будет дугообразной. Это несложное изменение поразительно влияет на зрителей.

Преувеличение

Преувеличение не означает только растягивание движений или объектов, аниматор должен тщательно отбирать свойства, которые надо преувеличить. Когда преувеличено только что-то одно, оно может слишком выделяться. Если же вообще все преувеличить, то вся сцена будет выглядеть недостоверно.

Второстепенные действия

Эти движения являются результатами других действий. Они могут использоваться для усложнения, добавления деталей и интереса к сцене. Но они должны всегда иметь подчиненное положение по отношению к основным движениям в сцене. Например, эмоции на лице персонажа. Движения тела могут отражать основное действие, а выражение лица добавляется к нему. Другой пример - болтающийся электрический шнур за Люксо Младшим (Luxo, jr.).

Привлекательность

Привлекательность заставляет зрителей неотрывно следить за происходящим. Это - эквивалент харизмы живого актера. Сцена или персонаж не должны быть примитивными (скучными!) или слишком сложными (трудно воспринимаемыми). Отсюда принцип: избегать зеркальной симметрии. Асимметрия выглядит более интересной и привлекательной.

Индивидуальность

Цель всех принципов, рассмотренных выше, - придать анимированным персонажам индивидуальность, привлекающую зрителей. Различные принципы могут применяться к внешнему виду персонажа для достижения стойкой индивидуальности. Это значит, что аниматор должен иметь четкое представление об индивидуальности персонажа до того, как начнет его анимировать.