Datoranimācija: Atšķirības starp versijām

Mūsdienu datoranimācijās parasti izmanto [[3D]] datorgrafiku, lai gan [[2D]] datorgrafikas vēl lieto stilistiskās, šaurjoslu un ātrāku reālā laika renderēšanā. Dažreiz animācijas mērķis ir dators pats par sevi, bet dažkārt mērķis ir cits [[datu nesējs]], piemēram, [[Kinofilma|filma]].

3D animācijām visi rāmji ir jārenderē pēc modelēšanas pabeigšanas. 2D vektora animācijām renderēšanas process ir galveno kadru ilustrācijas process, savukārt tvīninga kadri tiek renderēti pēc vajadzības. Iepriekš ierakstītām prezentācijām renderētie kadri ir pārcelti uz citu formātu vai nesēju, piemēram, filmu vai digitālo video. Kadri var tikt arī renderēti reālajā laikā kad tie tiek prezentēti gala lietotāju auditorijai. Šaurjoslu animācijas, kas tiek pārraidītas caur internetu (piemēram, [[2D Flash]], [[X3D]]), bieži izmanto programmatūru lietotāju datoru, lai renderētu reālajā laikā kā alternatīva [[plūsmas translācija]]i vai iepriekš ielādētai ar platjoslas animācijai.

[[Attēls:CompAnimationExample.gif|right|146px|framedthumb|Datoranimācijas piemērs]]

Lai apmānītu [[Acs|acis]] un [[smadzenes]], liekot viņām domāt, ka tās redz vienmērīgi kustīgu objektu, attēlus jāzīmē aptuveni pa 12 [[Kadri sekundē|kadriem sekundē]] vai ātrāk ([[kadrs (kino)|kadrs]] ir viens pilns attēls). Ar rādītāju virs 70 kadri/s nav uztverami reālisma vai gluduma uzlabojumi, dēļ veida, kādā acis un smadzenes apstrādā attēlus. Ar rādītāju zem 12 kadriem/s lielākā daļa cilvēku var uztvert kadru raustīšanos, kas ir saistīta ar jaunā attēla zīmējumu, kas varētu mazināt ilūziju par reālu kustību. Parastās ar roku zīmētās karikatūru animācijas bieži izmanto 15 kadri/s, lai saglabātu nepieciešamo zīmējumu skaitu, bet tas parasti ir pieņemams, [[Karikatūra|karikatūru]] stilizētā rakstura dēļ. Lai izveidotu reālistiskāku tēlu, datoranimācija prasa lielāku kadru skaitu.

Pirmā pilnmetrāžas datoranimācijas filma bija 1995. gadā ''[[Pixar]]'' studijas veidotā "[[Rotaļlietu stāsts]]". Filma sekoja dažādu rotaļlietu un to īpašnieku piedzīvojumiem. Revolucionārā filma bija pirmā no daudzajām pilnībā datoranimētajām filmām.

Ir vairākas metodes, lai radītu animācijas mainīgo vērtības, lai iegūtu reālu kustību. Tradicionāli, animatori manipulēt tieši ar animācijas mainīgajiem. Parasti mainīgos uzstāda stratēģiskos laika punktos (kadros) un ļauj datoram iestarpināt kadrus jeb [[Tvīnings|tvīnus]], šo procesu sauc par keifreimingu. [[Keifreimings]] atvieglo animatora darbu, tā saknes ir meklējamas ar roku zīmētajā [[Tradicionālā animācija|tradicionālajā animācijā]].

Katrai metodei ir savas priekšrocības un no 2007. gada, spēļu vai filmu ražošanai izmanto vienu vai abas metodes. Keifreiminga animācija var izveidot kustības, ko būtu grūti vai neiespējami notēlot cilvēkam, kamēr kustību tveršana var nodrošināt noteiktu aktieru sniegumu. Piemēram, 2006. filmā "[[Karību jūras pirāti: Miroņa lāde]]", aktieris [[BilsBills Naitijs]] nospēlēja tēlu [[Deivijs Džonss|Deiviju Džonsu]]. Pat ja Naitijs pats neparādās filmā savā izskatā, filma guva labumu no viņa darbības, ierakstot viņa ķermeņa kustības, pozas, sejas izteiksmes un citas nianses. Tādējādi kustības uztveršana ir lietderīga gadījumos, kad ticama, reāla uzvedība un rīcība ir nepieciešama, bet tēlam nepieciešamās iezīmes nevar nodrošināt ar parastu pārģērbšanos.

Riginga veida 3D modeļi var saturēt tūkstošiem kontroles punktu - — piemēram, Vudija tēls ''[[Pixar]]'' studijas filmā "[[Rotaļlietu stāsts]]", izmanto 700 specializētās animācijas kontrolierus. [[Rhythm and Hues Studios]] strādāja divus gadus, lai izveidotu Aslana tēlu filmai "[[Nārnijas hronika: Lauva, Ragana un drēbju skapis]]", kurā bija apmēram 1851 kontrolieri, 742 no tiem tikai sejai vien. 2004. gada filmā "[[Diena pēc rītdienas]]", dizaineriem bija jāizveido ekstrēmi laika apstākļi ar video atsauču un precīzu meteoroloģisko faktu palīdzību. 2005. gada "[[King Kong]]" rimeikā aktieris [[Endijs Serkiss]] palīdzēja dizaineriem attēlot [[gorilla]]s atrašanās vietu kadros un viņa sejas izteiksmes tika izmantotas, lai modelētu cilvēciskas iezīmes dzīvniekā. Agrāk SerkisSerkiss bija nodrošinājis balsi un kustības [[Gollums|Golluma]] tēlam [[Džons Ronalds Rūels Tolkīns|Dž.R.R. Tolkīna]] triloģijā [[Gredzenu pavēlnieks]].

Profesionālie filmu, televīzijas un video klipu animatori datorspēlēs veido fotoreālistiskas animācijas ar augstu detalizāciju. Šādas kvalitātes filmu animācijas paņemtu desmitus līdz simtu gadus, lai izveidotu tās mājas datorā.Tā vietā tiek izmantoti daudzi jaudīgi [[darbstacija]]s (''workstation'') datori. Grafikas darbstacijas datori izmanto 2 līdz 4 procesorus, un tādējādi tie ir daudz jaudīgāki nekā mājas datori un ir specializēti renderēšanai. Daudzas darbstacijas (pazīstamas kā [[renderēšanas saimniecība]]s) ir savienotas tīklā, lai efektīvi darbotos kā milzu dators. Rezultāts ir datora animācijas filma, kas varētu tikt pabeigta aptuveni viena līdz piecu gadu laikā (tomēr šis process nesastāv vienīgi no renderēšanas). Darbstaciju parasti izmaksā 2000 līdz 16,000 [[ASV dolārs|dolāru]], dārgākās stacijas spēj renderēt daudz ātrāk, tehnoloģiski daudz modernākas aparatūras dēļ, ko tā satur. Profesionāļi arī izmantot digitālās [[filmu kamera]]s, [[Kustības uztveršana|kustības uztveršanu]] jeb [[Darbības uztveršana|darbības uztveršanu]] ({{val|en|performance capture}}), [[Hromakejs|zilos ekrānus]], filmu rediģēšanas programmatūras, [[Rekvizīts|rekvizītus]] un citus instrumentus filmu animācijai.

Cilvēka sejas iezīmju modelēšana ir viena no grūtākajām pēc elementu izmantošanas datora radītiem attēliem. Datora sejas animācija ir ļoti sarežģīta joma, kur modeļi parasti ietver ļoti lielu skaitu animācijas mainīgos. Vēsturiski runājot, pirmā [[SIGGRAPH]] pamācība ''State of the art in Facial Animation'' 1989. un 1990. gadā, izrādījās pagrieziena punkts šajā jomā, apvienojot un konsolidējot vairākus pētniecības elementus, un izraisīja interesi daudzu zinātnieku vidū.<ref>''Computer facial animation'' by Frederic I. Parke, Keith Waters 2008 {{ISBN |1-56881-448-8}} page xi</ref>

Sejas darbības kodēšanas sistēma (46 rīcības vienības, piemēram, "lūpu košana" vai "šķielēšana"), kas tika izstrādāta 1976. gadā, kļuva par populāru pamatu daudzām sistēmām.<ref name=Magnenat122 >''Handbook of Virtual Humans'' by Nadia Magnenat-Thalmann and Daniel Thalmann, 2004 {{ISBN |0-470-02316-3}} pages 122</ref> Jau 2001. gadā [[MPEG-4]] tika iekļauti 68 sejas animāciju parametri lūpām, žokļiem, utt., un šī joma ir guvusi ievērojamus panākumus kopš tā laika un sejas [[Miniemocijas|mikroizteiksmju]] izmantošana ir palielinājusies.<ref name=Magnenat122 /><ref>''The MPEG-4 book'' by Fernando C. N. Pereira, Touradj Ebrahimi 2002 {{ISBN |0-13-061621-4}} page 404</ref>

Viens atklāts izaicinājums datoru animācijādatoranimācijā ir fotoreālistisku cilvēku animācija. Pašlaik lielākā daļa datoru animācijasdatoranimācijas filmas rāda dzīvnieku tēlus (Bug"[[Kukaiņu Lifedzīve]]", "[[Meklējot Nemo]]", Ratatouille"[[Gardēdis]]", Ice"[[Ledus Agelaikmets (filma)|Ledus laikmets]]", Over"[[Otrpus Hedgežogam]]", Open"[[Medību Seasonsezona]]", "[[Rio (filma)|Rio]]"), fantāziju tēlus (Monsters Inc"[[Mošķīši]]", "[[Šreks]]", ''TMNT'', Monsters"[[Monstri vspret AliensAtnācējiem]]"), [[Antropomorfisms|antropomorfiskas]] mašīnas (auto"[[Vāģi]]", WALL"[[VALL-E]]", "[[Roboti (filma)|Roboti]]") vai karikatūras līdzīgas cilvēkiem (Incredibles"[[Lieliskie]]", nicināms"[[Nejaukais Mees]]", Up"[[Augšup]]"). Filma ''Final Fantasy: The Spirits Within'' bieži tiek minēta kā pirmā datora radītā filma, kas ir mēģinājusi parādīt reāla izskata cilvēkus. Tomēr, ņemot vērā cilvēka ķermeņa, cilvēka kustību un cilvēka biomehānikas milzīgo sarežģītību, reālistisku cilvēku simulācijas joprojām lielā mērā ir atklāta problēma. Vēl viena problēma ir negatīvā psiholoģiskā atbildes reakcija, skatoties uz gandrīz ideālu cilvēka animāciju. Tas ir viens no "svētajiem grāliem" datoru animācijā. Galu galā, mērķis ir radīt programmatūru, kur animators var radīt filmu, secīgi rādot fotoreālistisku cilvēka tēlu, kas veic fiziski ticamas kustības kopā ar apģērbu, fotoreālistiskiem matiem, sarežģītu dabisko fonu, un, iespējams, sadarbojoties ar citiem imitētiem cilvēku tēliem. Tas varētu tikt izdarīts tādā veidā, ka skatītājs vairs nevar pateikt, vai noteiktā filma ir datora radīta vai izmantojot īstus aktierus kameru priekšā. Pilnīgs cilvēka reālisms, visticamāk, drīzumā netiks sasniegts, taču, kad tas notiks, tas var būtiski ietekmēt filmu nozari.

Šobrīd izskatās, ka trīsdimensiju datoranimāciju var iedalīt divos galvenajos virzienos;: fotoreālistiski un ne fotoreālistiski renderētos. Fotoreālistisko datoranimāciju pašu var iedalīt divās apakškategorijās, īstais fotoreālisms(, kur cilvēka darbības ir izmantotas virtuālo cilvēka tēla radīšanai), un stilizētais fotoreālisms. Īstais fotoreālisms ir tas, ko centās sasniegt ''Final Fantasy'', un nākotnē, visticamāk, spēs dot mums ''live action'' fantāzijas, kā ''Dark Crystal'' bez nepieciešamības izmantot papildu lelles, savukārt Antz"[[Skudra Z]]" ir stilizētā fotoreālisma piemērs (nākotnē stilizētais fotoreālisms spēs aizstāt tradicionālo stopapturētās motiom (apturētukustības kustību)animāciju kā Corpse"[[Līgavas Bridelīķis]]", coraline"[[Karolīne]]", "Murgs pirms Ziemassvētkiem"). Neviens no minētajiem vēl nav perfekts paņēmiens, bet progress turpinās.

Ne-reālistiskais/karikatūru virziens ir vairāk kā tradicionālās animācijas turpinājums, mēģinājums likt animācijai izskatīties kā karikatūras trīsdimensiju versijai, joprojām izmantojot un pilnveidojot galvenos animācijas principus , ko formulēja [[Nine Old Men]], piemēram kā saspiest un stiept.

Kamēr viens kadrs no fotoreālistiskās datora animācijas izskatās kā foto, ja viss būs izdarīts pareizi, viena kadra vektors no katikatūrāmkarikatūrām datora animācijā izskatīsies kā gleznojums (nedrīkst jauktnejaukt ar [[Selšeidings|selšeidingu]] (''cel shading''), kas rada pat vienkāršāku izskatu).

Jāatzīmē, ka, lai gan video spēlesvideospēles nav ne tuvu datora aimētoanimēto filmu mākslinieciskajām iespējām, daži uzlabojumi ir veikti, panāktotpanākot reālāku cilvēka izskatu. Kamēr filmas kā Polar"[[Polārais ExpressEkspresis]]" un ''[[Mars Needs Moms]]'' tuvojas reālismam, nereālisma efekts joprojām pastāv. Dažas nesenās spēles tomēr, jo īpaši ''LA Noire'', satur ļoti pārliecinošas datoranimētas cilvēku sejas un kustības.

2D datoranimācijā kustīgu objektu ir bieži sauc par ‘sprait’''[[Spraits|spraitu]]'' ({{val|en|sprite}}).Sprite Spraits ir attēls, ar kuruko ir saistīta tā atrašanas vieta. SpriteSpraits atrašanas vieta tiek nedaudz mainīta, mainoties rādāmajiem kadriem, tādēļ šķiet, ka spritespraits kustas. Sekojošais [[pseidokods]] liek spritespraitam kustēties no kreisās uz labo pusi :

'''var''' ''int'' x := 0, y := screenHeight / 2;

'''while''' x < screenWidth

drawBackground()

drawSpriteAtXY (x, y) ''// draw on top of the background''

x := x + 5 ''// move to the right''

Datoru animācijasDatoranimācijā izmanto dažādas metodes, lai iegūtu animācijas. Visbiežāk sarežģīta [[matemātika]] tiek izmantota, lai manipulētu ar sarežģītu trīsdimensiju [[Daudzstūris|daudzstūri]], kam piemēro tekstūras, apgaismojumu un citus daudzstūra efektus, un visbeidzot [[Renderēšana|renderē]] pabeigto attēlu. Sarežģītu grafiskā lietotāja interfeisu var izmantot, lai radītu animācijas un organizēt tāstā horeogrāfiju. Vēl viens paņēmiens, ko sauc konstruktīvā pamatotā ģeometrija (konstructive{{val|en|constructive solid geometry}}) definē objektu, veicot Būla operācijas regulārām formām, tās priekšrocība ir, ka animācijas var precīzi veidot pie jebkādiem lēmumiem.

Iziesim cauri vienkārša attēla renderēšanai, kurā ir istaba ar gludām koka sienām un pelēku piramīdu istabas centrā. Uz piramīdas spīdēs gaisma. visasVisas sienas, grīda un griesti ir vienkāršs daudzstūris, šajā gadījumā, taisnstūri. Katrs taisnstūra stūris ir definēts ar trīstrim vērtības kāvērtībām X, Y un Z. X rāda, cik tālu pa kreisi un pa labi atrodas punkts. Y rāda, cik augstu un zemu atrodas punkts, un Z ir punkta attālums iekšpus vai ārpus ekrānam. Mums tuvākā siena būtu definēta ar 4 punktiem (secībā x,y,z). Zemāk ir attēlots, kā šī siena ir definēta.

(0, 10, 20) (10, 10, 20)

(0, 0, 20) (10, 0, 20)

Piramīda sastāv no pieciem daudzstūriem: taisnstūra pamatnes un četriem trīsstūrveida sāniem. Lai uzzīmētu šo attēlu, dators izmanto matemātiku, lai aprēķinātu, kā projecētprojicēt šo attēlu, kas ir definēts ar trīsdimensiju datiem, uz divdimensiju datora ekrāna.

Vispirms mums ir arī jānosaka, kur mūsu ir mūsu skatu punkts, tas ir, no kāda skatu punkta scēnaskats tiks zīmētazīmēts. Mūsu skatu punkts ir istabas iekšpusē mazliet virs grīdas tieši pretī piramīdai. Vispirms dators izrēķimāsizrēķina, kuri daudzstūri ir redzami.tuvākā Tuvākā siena netiks attēlota vispār, jo tā atrodas aiz mūsu skatu punkta. Tālākais piramīdas sāns arī netiks zīmēts, jo tas ir paslēpts aiz piramīdas priekšējās plaknes.

Tālāk katrs punkts ir perspektīvi projicēts uz ekrāna. No skatu punkta tālākā siena tiks attēlota šaurāka nekā tuvākās platības perspektīves dēldēļ. Lai sienas izskatās kā koka, koka modelis, ko sauc par tekstūru, tiks uzzīmēts uz tām. Lai to paveiktu, bieži tiek izmantota tehnika, ko sauc par “texture''texture mapping’’mapping''. Neliels koksnes zīmējums, ko var atkārtoti uzzīmēt uz saskaņota flīžveida parauga, ir izstiepts un uzzīmēts uz sienas galīgās formas. Piramīda ir blīvi pelēka, tāpēc tās virsmu var renderēt kā pelēku. Bet mums ir arī gaisma. Kur gaisma krīt, mēs gaišinamtaisām gaišāku krāsu, kur priekšmeti bloķē gaismu, mēs tumšinamtaisām tumšākas krāsas.

CGI īsfilmas tiek ražotas kā neatkarīgā animācija kopš 1976. gada, tomēr datoranimācijas popularitāte (īpaši specifektu[[Specefekts|specefektu]] nozarē) īpaši pieauga modernās ēras [[Amerikas Savienotās Valstis|ASV]] animācijas laikā. Pirmās pilnīgi datorradītās televīzijas sērijas bija ''[[ReBoot]]'' 1994. Gadāgadā un pirmā pilnīgi datoranimētā filma bija Toy"[[Rotaļlietu Storystāsts]]" (1995).

Mājas[[Tīmekļa lapuvietne|Tīmekļa vietņu]] popularitāte, kas atļauj tās biedriem augšupielādēt viņu pašu filmas, lai citi tās skatītos, ir radījusi augošu [[Amatieris|amatieru]] datoranimatoru kopienu. Ar piedreumiempiederumiem un programmām, kas bieži ir iekļautas par brīvu modernajās [[Operētājsistēma|operētājsistēmās]], daudzi lietotāji var veidot paši savas amimētās filmas un epizodes. Eksistē arī dažas bezmaksas animāciju lietojumprogrammas. Populāra animatoru pieeja animācijai ir [[GIF]] formāts, ko var viegli augšupielādēt un skatīties internetā.

* [[Animācija]]

* [[3D modelēšana]]