Создание анимации персонажа. Создание анимированного персонажа

Первое с чего хотелось бы начать, так это объяснить, что же такое анимация в трехмерной графике и в чем ее главное отличие от классической (двумерной) анимации. Анимация в трехмерной компьютерной графике - это процесс изменения свойств (параметров) трехмерного объекта с течением времени. В классической анимации, художнику-мультипликатору приходится прорисовывать каждый кадр его творения, дабы заставить объект «ожить» на экране.

Источник изображения www.angryanimator.com

В 3D анимации нам требуется задать, так называемые, ключевые кадры, а все остальные кадры анимации программа рассчитает (интерполирует) сама. На самом деле процесс анимации не так прост, как это ошибочно может показаться. Пожалуй, именно по этой причине, профессия аниматора в области трехмерной компьютерной графики является одной из самых высокооплачиваемых профессий в индустрии, а настоящих профессионалов не так уж и много.

Для чего же используется анимация в 3D графике? Можно выделить несколько направлений, которые не могут обходиться без трехмерной анимации. Это:

Анимация трансформаций объекта (перемещение, вращение, масштабирования);
Анимация камер;
Анимация технических процессов;
Динамические деформации объектов;
Анимация персонажей;
Динамические симуляции (жидкости, ткани, частицы).

В каждой из вышеперечисленных областей существуют разные способы создания (получения) трехмерной анимации. Мы можем свести их к следующим:

Анимация по ключевым кадрам;
Анимация по траектории;
Создание анимации при динамических симуляциях;
Анимация, полученная методом захвата движения (motion capture).

Итак, давайте немного приоткроем завесу тайны над каждым способом создания анимации.

Анимация по ключевым кадрам

Создание анимации в пакетах трехмерной графики по ключевым кадрам, можно представить следующим образом:

В нужный момент времени, например в 1-м кадре анимации, вы задаете свойства вашего объекта (размер, положение, углы вращения) и устанавливаете этот кадр, как ключевой. Программа записывает всю информацию о свойствах объекта в этом кадре.
Дальше вы выбираете другой кадр вашей анимации, например 10-й, и в нем снова задаете новые свойства вашего объекта. После, опять делаете этот кадр ключевым.
Теперь программа сама просчитает как должен себя вести объект при переходе с 1-го кадра анимации до 10-го. Этот процесс и носит название интерполяции анимации.

Источник изображения http://brendanbody.blogspot.com/2008/12/walk-cycle.html

Этот способ анимации идеально подходит для: анимации трансформаций объекта, анимации камер, анимация технических процессов и даже для анимации персонажей. Анимационный фильм «Ранго» созданный компанией Industrial Light & Magic является прекрасным примером идеальной персонажной анимации, созданной методом ключевых кадров.

Анимация по траектории

Анимация по траектории требует, помимо объекта, который будет анимироваться, обязательно задать и его траекторию (путь движения). Анимация по траектории очень часто идеально подходит для анимации движущихся технических объектов, анимации камер и анимация технических процессов.

Источник изображения http://tanawadeethep.tumblr.com

Выделив объект, который вы хотели бы заставить двигаться вдоль пути, вам нужно назначить ему путь для анимации (траекторию). После этого трехмерный объект переносится на линию пути и связывается с ней. Программа сама создаст для вас два ключевых кадра, один из которых будет хранить положение объекта в начале пути, а второй положение объекта в конце пути. Остальные кадры программа интерполирует для вас. В результате, ваш объект начнет двигаться по указанной траектории при проигрывании анимации.

Создание анимации при динамических симуляциях

Данный способ создания анимации связан больше с профессией специалиста по динамике, нежели с профессией аниматора. Анимация здесь является способом сохранения результата динамической симуляции. Под страшной фразой «динамическая симуляция» подразумевается процесс просчета поведения объекта в условиях физически реальной окружающей среды. Например, все мы знаем, что если стеклянный бокал упадет на пол, то скорее всего он разобьется на множество осколков. Это для нас привычно и все мы это понимаем. Но трехмерная среда не знает какой объект должен обладать теми или иными свойствами. Для того, чтобы каждый объект вел себя так, как это происходит в нашем мире используются динамические симуляции. Такие симуляции выполняются пакетами трехмерной графики и после того, как симуляция будет окончена, создают анимационные ключи, в которых хранится информация о поведении каждого куска нашего разбитого бокала. Динамические симуляции очень часто используются для просчета поведения жидкостей, тканей, твердых и мягких объектов. Благодаря динамическим симуляциям и созданной после них анимации мы можем с вами наслаждаться просмотром апокалиптических блокбастеров в кинотеатрах.

Анимация, полученная методом захвата движения

Захват движения (от анг. motion capture) - это довольно молодой способ получения анимации, но быстро набирающий популярность за счет реалистичности анимации, которую он позволяет получать. В чем же суть этого метода получения компьютерной трехмерной анимации? Как правило для получения анимации данным способом вам нужна специально оборудованная студия с оборудованием для захвата движения, актер, с которого анимация будет захватываться и специальное ПО. Система захвата движения работает следующим образом:

На актера надеваются специальные датчики;
Актер выполняет нужные анимационные движения;
Камеры вокруг актера фиксирую перемещение датчиков;
Специализированное ПО анализируя движения датчиков создает скелет с точно такой же анимацией, как и у реального актера и сохраняет результат в виде ключевых кадров;
Полученную анимацию, теперь можно использовать в пакетах трехмерной графики.

Данная технология дорогая, но позволяет получать очень реалистичную анимацию. В основном, она применяется для анимации персонажей.

Источник изображения http://lukemccann.wordpress.com/motion-capture

Яркими примерами получения анимации методом захвата движения, могут являться такие кино проекты, как: «Полярный экспресс», «Аватар», «Приключения Тинтина: Тайна Единорога».

На этом можно закончить наше обзорное знакомство с анимацией в трехмерной компьютерной графике.

Расскажите о своем проекте:

Подумайте дважды, прежде чем обращаться к нам. Если хотите работать с нами, то будьте готовы к нашему независимому мнению, высоким бюджетам и требовательному подходу к работе.

Начиная работать аниматором для игр, мне пришлось учиться на своих ошибках. Первые анимации для проекта PersianWars я старался делать наиболее приближенными к реальности, что, как не удивительно для меня, в игре выглядело очень плохо.

Введение.

Был даже момент, когда заказчику не понравились первые пробные анимации. Попробовал несколько утрировать движения и добавил анимацию одежды, это помогло очень хорошо, даже настолько, что заказчиком, был задан вопрос: это у вас новый аниматор?

Основное правило: неважно как это сделано, главное как это смотрится!!!

Это правило относится не только к анимации, а ко всему, что можно увидеть в игре.

В игре типа стратегии, или РПГ, где персонажи основную часть времени находятся на очень отдаленном расстоянии, надо соблюдать следующие подправила:

Правило первое, движения должны быть размашистыми: например, представьте себе, как бьют молотком по гвоздю… Правильно, молоток в замахе доходит до уровня уха, затем резкий удар, при этом, тело немного отклоняется назад, и скручивается. Для игр же, слово немного не подходит, если вы делаете стратегию, этого движения просто не будет видно, для более крупных планов, оно будет казаться куцым, недоделанным. Значит надо сильнее прогнуть тело, сильнее его скрутить, и замах сделать более длинным.

Правило второе, детальней надо, детальней:

Если вы делаете спрайтовую игру, то здесь все решается несколько проще. Достаточно сделать развевающуюся одежду, как анимация оживет, и заиграет новыми красками. Как сделать одежду развивающейся, решать вам, а мы в Персидских Войнах использовали, SimCloth. Вот несколько анимаций для затравки.

С 3D игрой все несколько, сложнее, не каждый движок позволяет делать анимацию одежды, да и не каждую одежду получиться анимировать. Как правило, это связано с ограничением, по количеству костей. Вот один из примеров анимации одежды для 3D движка:

Здесь анимация «юбочных висюлек» сделана отдельными костями. Я, последовательно проверяя на пересечения висюлек с ногами и телом каждый кадр, поворачивал каждую косточку, затем перепроверял, поворачивал, где нужно. Можно было бы соврать, и сказать, что анимация всего остального делалась бипедом, но это не так, ее делал другой человек, и по одному ему ведомым причинам, обычными костями. Отмечу, что в Максе, кости для «висюлек» все же использовать не стоит, сделайте лучше боксы, управлять ими более просто, и они менее глючны, по сравнению с одиночными косточками. Мне пришлось переделывать кости для висюлек, т.к. они по загадочным причинам не двигались совсем, а потом сводить многокадровые анимации из нескольких файлов, чтобы в них не менялся скелет.

3D Анимация.

Если у вас ранее был опыт создания классической анимации или 2Д компьютерной анимации, то вы знаете, что анимация - это кадры, меняющиеся с некоей частотой. В классической анимации вы должны были прорисовать каждый кадр, в 2Д компьютерной тоже, если это не простые перемещения плоскостей, или заранее запрограммированные эффекты. В 3Д анимации, как для игр так и для видео роликов, можно проставить только ключевые кадры, между которыми программа сама просчитает (интерполирует) необходимое движение между ключевыми кадрами.

Траектория и скорость этого движения зависит от выбранного вами типа интерполяции, для видео клипов можно использовать любые типы интерполяции, например: интерполяция по Безье, линейная, квадратичная и т.д. Однако для игр, как правило, используется линейная интерполяция. Из названия видно, что скорость изменения положения, вращения или масштабирования, при такой интерполяции меняться не будет. Вот и первый нюанс анимации для игр, если выгрузчик считывает не каждый кадр анимации, а только ключевые, то при необходимости изменения скорости движения, придется добавлять ключи. Даже в том случае, когда у вас нет необходимости менять скорость движения, но в программе у вас установлена не линейная интерполяция, результат при выгрузке может несколько отличатся от исходной анимации. По идее, это должно ложится на совесть программистов, но зачастую, переделывать приходится все равно вам. Благо в этом нет ничего сложного. Лечится расстановкой ключей в каждом кадре.

Существует также несколько типов анимации персонажей, это: морфинг (некоторые ее называют вертексная), анимация по частям тела (назовем это объектная), и костная (скелетная).

В чем их отличие?

Морфинг – для этой анимации создается несколько 3Д моделей, являющиеся ключевыми кадрами, после чего программа интерполирует положения вершин треугольников, составляющих модель в новую форму, затем в следующую и т.д.

Объектная – основные куски персонажа (голень, бедро, ступня, тело и т.д.) представляют из себя отдельные объекты, связанные или не связанные иерархией. И имеют собственную анимацию.

Костная – создается скелет, который деформирует целую модель, или ее часть.

Анимация для игр.

Рассмотрим процесс создания анимации персонажа для 3D игры, особенности анимации для различных игровых жанров, и некоторые особенности анимации для спрайтовых игр.

Какой пакет выбрать для анимации?

Если вы раньше не работали в 3Д программах, то тем более нет никакой разницы, а если работали, то анимацию лучше делать в том пакете, с которым работали до этого.

Особой разницы в пакетах для создания 3Д анимации нет, принцип один и тот же везде: есть модель, скелет и ключевые кадры. И из основных пакетов для 3Д моделирования и анимации, можно при необходимости перенести в другой пакет.

А раз разницы никакой нет, то для примера возьмем 3D Studio MAX r6.

Какой тип анимации выбрать?

Это напрямую зависит от того, какую анимацию поддерживает ядро вашей игры (движок).

Если же вы еще не определились, какую же анимацию поддерживать, то я приведу некоторые плюсы и минусы для всех типов:

Морфинг. Плюсы: позволяет создавать, анимированные ткани, волосы, и деформировать сетку модели как вам это нужно. Минусы: после 700 треугольников занимает больше памяти нежели остальные типы (количество занимаемой памяти для костной, зависит от количества костей). Необходимо делать отдельные анимации, для каждой модели. Практически невозможно перевести в другой тип анимации.

Объектная. Плюсы: наиболее мало занимающая анимация, простота замены частей, например рука в перчатке или без нее. Поддерживается практически всеми движками, в той или иной степени. Минусы: при анимации персонажа, на крупном плане, скорее всего, будут видны стыки объектов. Очень сложно сделать анимацию одежды или косичек из-за стыков, или сильного увеличения памяти занимаемой анимацией. Переводится в другой тип, через костную анимацию.

Костная. Плюсы: простота создания непосредственно анимации, простой перевод в любой тип анимации. Простота использования «Моушен кэпчура». Минусы: не очень простая привязка к костям. Ограничение по количеству костей (не всегда, но очень часто). Медленнее обрабатывается движком, чем другие типы.

Поскольку наиболее легко усваиваемым способом подачи информации является информация в примерах, то рассмотрим костную анимацию, как наиболее просто переносимую в другие типы.

Итак, у нас есть модель девушки, для нее необходимо сделать анимацию.

Для начала выберем каким скелетом нам пользоваться. Делать ли его вручную или использовать бипед.

Я выбираю бипед. Потому как, на мой взгляд, это наиболее удобный в управлении скелет, мало того у него уже настроена инверсная кинематика.

Что значит наиболее удобный?

Это означает отсутствие лишних управляющих элементов, при такой же работоспособности, возможность использовать как обратную, так и прямую кинематику одновременно, и кучу дополнительных и очень полезных инструментов, таких как, например, копирование ключей и вставка их на противоположную конечность, копирование трека с другого бипеда в сцене, сохранение и загрузка анимации, даже с несовпадающего по пропорциям бипеда.

Бытующее мнение, о якобы маленькой гибкости бипеда, неверно в корне, да, конечно, сделать бипедом анимации змеи не просто хотя и можно на самом деле. Но ведь он придуман как раз для анимации персонажей имеющих несколько конечностей. Вот достаточно яркий пример универсальности бипеда - анимация дракона. В ней используется бипед, с добавленными 4мя костями, это нижняя челюсть, язык, и по одной дополнительной косточке на крылья, добавленных из-за ошибки моделлера.

Итак, я выбираю бипед. Если вы все же считаете, что делать этого не стоит, ну что ж настраивайте свой скелет, принципы анимации и привязки от этого не поменяются.

Скелет выбрали теперь надо его подогнать под модель.

Мир open source не стоит на месте и постоянно развивается. Про Blender 3D написано уже много статей, но помимо Blender, существует еще много полезных и бесплатных программ. Одна из них, это MakeHuman . На Хабре упоминания о ней имеются, но какой либо информации по ней нет. Предлагаю вам заглянуть под кат и посмотреть, что анимация персонажей в связке MakeHuman+Blender3D, это действительно просто. Осторожно, много картинок.

Подготовка

Т.к. сегодняшняя тема связана именно с созданием анимации, то начнем с небольшой подготовки. Скачаем MakeHuman . На сегодняшний день, актуальная версия 1.0.2. Распакуем архив в любую папку. Далее, скачиваем Blender tools с этой же страницы и распаковываем содержимое архива. В данном архиве, содержится четыре папки: mhx_importer, makewalk, maketarget, makeclothes. Все эти папки необходимо скопировать туда, где Blender сможет их найти. В зависимости от операционной системы, эти папки следующие:

Windows 7,8: C:\Users\%username%\AppData\Roaming\Blender Foundation\Blender\2.6x\scripts\addons
Windows XP: C:\Documents and Settings\%username%\Application Data\Blender Foundation\Blender\2.6x\scripts\addons
Vista: C:\Program Files\Blender Foundation\Blender\%blenderversion%\scripts\addons (this is valid at least for blender 2.69)
Linux: /home/$user/.blender/$version/scripts/addons

Запустим Blender и перейдем в настройки (Ctrl+Alt+U).
В дополнениях, у вас должен появиться пункт MakeHuman, при выборе которого вы увидите три дополнения, которые необходимо активировать проставив галочки.

Также необходимо активировать дополнение Import-Export Make Human:

Последнее, что необходимо сделать в настройках, это поставить галочку возле Auto Run Python Scripts (необходимо для работы скрипта импорта).

Сохраняем настройки нажав Save User Settings.

Моделирование персонажа

Запустим makehuman:

Сразу скажу, что русский язык включается в настройках.

MakeHuman, это генератор персонажей мужского и женского пола. По пиктограммам и надписям, думаю понятно, какой ползунок за какую часть человеческого тела отвечает.

Во вкладке «Моделирование» персонажа можно состарить, изменить цвет кожи, сделать ему длинные руки, ноги и т.д.
Во вкладке «Геометрии» персонажа можно одеть, добавить ему волосы, зубы, брови, веки, язык и другие необходимые органы (если требуется).

Для примера, я сделал вот такого симпатичного молодого человека.

Теперь, необходимо добавить ему кости для анимации.
Переходим во вкладку Поза-Анимировать и выбираем любые понравившееся кости. Я выбрал кости «Basic».

По середине окна, есть кнопка с тремя точками, которая позволяет выбрать папку для сохранения и имя файла. Сохраняем нашего персонажа и переходим в Blender.

Анимация

В Blender, удаляем всё со сцены и идем в меню File-Import->MakeHuman:

Ищем сохраненный ранее файл и выбираем его.

В принципе, персонаж со всеми костями и манипуляторами готов. Можно подвигать частями тела и уже делать анимацию в ручную. Но это не наш метод и мы пойдем дальше.

Blender поддерживает формат анимации bvh. Данную анимацию, в основном, получают с помощью Motion Capture. В интернете много файлов с готовой анимацией. Мы возьмем анимацию отсюда . Скачиваем архив Zip file for BVH directories 01-09 (45 MB). и распаковываем.
Убеждаемся, что в Blender выбран наш персонаж и в так называемом «T» окне, выбираем вкладку Misc и нажимаем кнопку Load And Retarget.

В открывшемся окне выбора файла, выбираем любой понравившийся нам файл с анимацией bvh, который мы скачали ранее.

И теперь можно насладиться нашей анимацией, нажав кнопку Play.

Немного полезностей

1. MakeHuman при экспорте сохраняет файл персонажа в файл с расширением mhx и рядом создает папку textures которой лежат текстуры глаз, кожи и т.д. Вы всегда можете дорисовать что-то своё. Например татуировки или шрамы. UV развертку он тоже создает самостоятельно.

2. После того как вы накопите у себя много файлов с анимациями bhv, становится трудно ориентироваться в них всех. Естественно, вам хочется иметь какой-то предпросмоторщик. И он есть. Называется bvhacker, является бесплатной и open source программой и живет . Так же, с помощью него можно исправлять и корректировать анимацию.

На этом на сегодня всё, надеюсь информация будет кому-то полезной.

В следующей статье расскажу о том, как создать анимацию, используя камеру и motion capture в blender.

Подготовка

Windows 7,8: C:\Users\%username%\AppData\Roaming\Blender Foundation\Blender\2.6x\scripts\addons
Windows XP: C:\Documents and Settings\%username%\Application Data\Blender Foundation\Blender\2.6x\scripts\addons
Vista: C:\Program Files\Blender Foundation\Blender\%blenderversion%\scripts\addons (this is valid at least for blender 2.69)
Linux: /home/$user/.blender/$version/scripts/addons

Также необходимо активировать дополнение Import-Export Make Human:

Сохраняем настройки нажав Save User Settings.

Моделирование персонажа

Запустим makehuman:

Сразу скажу, что русский язык включается в настройках.

Для примера, я сделал вот такого симпатичного молодого человека.

Анимация

В Blender, удаляем всё со сцены и идем в меню File-Import->MakeHuman:

Ищем сохраненный ранее файл и выбираем его.

И теперь можно насладиться нашей анимацией, нажав кнопку Play.

Немного полезностей

На этом на сегодня всё, надеюсь информация будет кому-то полезной.

В следующей статье расскажу о том, как создать анимацию, используя камеру и motion capture в blender.

Это простой способ создавать анимированные, интерактивные дизайны пользовательских интерфейсов; как оказалось, с его помощью можно легко анимировать почти что угодно (не только интерфейсы).

Ваша первая анимация персонажа

Мы создадим этот дружелюбный шарик

Сначала нужно создать векторный персонаж в Sketch . Вы можете использовать мой готовый пример (вместе с примером principle) – скачайте исходники .

Как только персонаж нарисован (я использую Sketch), убедитесь, что вы сгруппировали все объекты вместе, чтобы можно было легко передвигать их в Principle (вы можете также сгруппировать их в Principle, это на ваш выбор). В этом примере я сгруппировал левую/правую руку, левую/правую ногу, тело, тень на земле и флаг. Мы переместим эти объекты в Principle, чтобы создать нашу анимацию.

Когда вы нарисовали и сгруппировали свой персонаж в Sketch, откройте Principle и выберите “Import”. Артборд персонажа проимпортируется в Sketch. После импорта у вас будет новый артборд внутри Principle.

Наш импортированный персонаж из Sketch

Выделите артборд и продублируйте 4 раза. Соедините каждый артборд со следующим, а последний с первым, используя “Auto”. Это как раз и сгенерирует анимацию. Каждый слой на каждом артборде будет анимироваться со слоем с таким же названием в следующем артборде.

Присоедините каждый артборд к следующему

Когда все артборды соединены, выделите руки, ноги, туловище и другие сгруппированные элементы, которые вы бы хотели изменить на артбордах 2 и 4. В примере ниже вы увидите, что 1-й и 3-й артборды одинаковы, а в 1-м и 4-м артборде положения объектов немного отличаются. Это создает бесшовную петлю анимации. Вы бы могли при желании сделать всего 2 артборда, это был бы еще более простой вариант, но мы не ищем легких путей:)

Анимация в конечном виде

Вот и все, теперь давайте запишем анимацию.

Запись анимации

В Principle есть встроенный инструмент для записи. Однако при предварительном просмотре, анимация зацикливается. К сожалению, в Principle не предусмотрено простого способа для запуска и остановки анимации в нужный момент времени. Поэтому довольно сложно записать идеально цикличную анимацию. Но я нашел решение. Я записываю один полный цикл анимации в GIF, затем импортирую gif-ку в Photoshop (или любой другой gif-редактор) и удаляю кадры так, что последний становится равен первому. Пересохраняем gif и у вас отличная “цикл”!

Что дальше?

Это пример простой и быстрой анимации. Я уверен, что добавление большего количества кадров, а также аккуратное передвижение и выравнивание частей персонажа, может действительно оживить персонаж лучше. Principle предлагает массу опций для анимирования, и в этом посте я описал самые базовые возможности. Если вы создадите своих собственных персонажей, делитесь ими в комментариях – очень интересно посмотреть на результат.