Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Вступ

У сучасному світі тривимірна анімація набула величезної популярності і продовжує розвиватися стрімкими темпами. Вона широко використовується не тільки для створення фільмів, мультфільмів, комп'ютерних ігор, але і в мультимедійних додатках, навчальних курсах, в рекламних роликах, у виробництві. Комп'ютерна анімація[1] має великий вплив на різні сфери життя. Актуальність дослідження обумовлена тим, що обсяг проникнення тривимірної графіки в наше життя постійно зростає, так як в сучасній кінематографі практично жоден фільм не обходиться без сцен, створених за допомогою комп'ютерних ефектів, крім того, популярність набирають різні засоби занурення людини у віртуальну реальність. У процесі створення комп'ютерної графіки дуже важливим аспектом є якісна і реалістична анімація персонажів. Саме вивчення цього аспекту і присвячена наша робота.

1. Мета і завдання роботи.

Мета роботи: розробка засобів геометричного моделювання емоцій віртуальних персонажів.

Основні завдання дослідження:

  1. Дослідити технології та види анімації;
  2. Розглянути принципи анімації;
  3. Вивчити можливості програм для створення тривимірної графіки;
  4. Виявити специфічні особливості будови м'язів обличчя;
  5. Моделювати персонажів, готових до подальших анімації;
  6. Розробити ріггінгов персонажів для подальшого анімації;
  7. Створити анімаційні лицьові емоції персонажів;
  8. Cравненіе емоцій віртуальних персонажів.

2. Огляд технологій і видів анімації

2.1 Технології та види анімації

У сучасному світі мультфільми та ігри набувають все більшої популярності і поширеність не тільки серед дітей, але і серед дорослих. Але їх створення було б неможливим без анімації. Під анімацією згідно енциклопедії Коллієра[2] розуміється технологія, за допомогою якої стає можливим створення ілюзії руху неживих об'єктів. Однією з найбільш популярних форм анімації можна назвати мультиплікацію, яка представляє собою серію мальованих зображень, об'єднаних загальним сюжетом. Однак в даний час у зв'язку з розвитком комп'ютерних технологій величезну популярність придбала також комбінована анімація[3]. З самого свого зародження анімація поставала перед глядачем в самих різних формах. Є такі види анімації, як перекладних анімація, мальована класична анімація, живопис на склі, лялькова анімація, пластилінова анімація, комп'ютерна 2d анімація, 3d анімація, а також комбінована анімація. До найстарішим видів анімації можна віднести перекладних анімацію, принципом якої є створення персонажа на шматочку картону або паперу і подальша його нарізка на шматочки. Анімація створюється шляхом перекладання шматочків від кадру до кадру. До старовинним видам анімації також можна віднести лялькову анімацію. Як випливає з назви, в даному виді анімації використовуються ляльки, виготовлені вручну. Для анімації положення ляльок покадрово змінюється, що створює ілюзію руху. Підвидом є пластилінова анімація, принцип якої аналогічний, але при цьому в роботі використовуються пластилінові фігури. Ще одним складним і красивим видом анімації є живопис на склі. Суть даного виду анімації полягає в тому, що художник малює олійними фарбами по склу, поступово змінюючи картинку за допомогою нових мазків. Одним з найбільш популярних видів, що залишаються таким і на даний момент, є мальована анімація, яку також можна назвати класичною. Вона створюється на прозорій плівці шляхом прорісовиванія кожного кадру, які згодом об'єднуються в анімацію в програмах для монтажу. До сучасним технологіям анімації відноситься комп'ютерна анімація, яка поділяється на двомірну і тривимірну. Для створення 2d анімації, можуть використовуватися такі програми, як Adobe Photoshop, Adobe After Effect, Anime Studi Pro та інші. Така анімація є дуже популярною в даний час. Однак нас в нашій роботі цікавить тривимірна анімація. Тривимірна анімація є найсучаснішою гілкою анімації, підрозділяючись на анімацію для ігор і для фільмів. Відмінності визначаються тим, що в грі взаємодія людини і об'єкта гри є інтерактивним, а в фільмі людина виступає лише як спостерігач, тому в кіноіндустрії більше часу приділяється блокинг і таймінг, тоді як в ігровій індустрії більше уваги приділяється створінням різних циклів анімації і реалістичною анімації з різних ракурсів.

2.2 Принципи класичної анімації

Анімація набула широкої популярності завдяки мультиплікації, створеної в студії Уолтера Діснея.

Рисование анимации

Рисунок 1 – Дісней Анімація
(анімація: 4 кадри, 6 циклів повторення, 50 кілобайт)

Саме в ній були розроблені принципи, які зробили анімацію привабливою для очей глядачів. З цієї причини аніматори і зараз дотримуються цих принципів, так як вони не втрачають актуальності. Ці принципи були викладені в книзі Disney Animation - The Illusion of Life[4].

2.3 Програми для створення 3d графіки

Вибір інструментів створення тривимірної графіки в сучасній індустрії досить різноманітний. Г. Абдулліна зазначає, що в сфері тривимірної графіки використовуються різні 3D-пакети. По-перше, можна виділити програми, призначені для скульптінга, до яких відносяться Pixologic ZBrush[5] і Autodesk Mudbox[6]. Як зазначає І.І. Єгорова, вони дозволяють добитися високої деталізації об'єктів, не пред'являючи дуже високі вимоги до апаратного забезпечення. Також слід виділити ігрові движки, до яких відносяться Unreal Engine[7], Unity[8], CryEngine[9]. Крім того, існують вузькі додатки для вирішення певного кола завдань, наприклад, RealFlow[10] для анімації рідин і Mari[11] для створення текстур. Слід більш детально зупиниться на універсальних пакетах тривимірної графіки. Г. Абдулліна виділяє такі пакети, як Cinema 4D[12], Blender[13], 3Ds Studio Max[14], Autodesk Maya[15].

Cinema 4D є одним з найпопулярніших і зручний пакетів в даний час. Програма має велику кількість функцій, серед яких є моделювання, анімація, різні ефекти, скульптинг і модуль BodyPaint 3D. Даний пакет широко застосовується в сфері моушндізайна, рекламі і кіноіндустрії.

Blender є безкоштовним 3D пакетом, можливості якого несильно поступаються за функціоналом платним програмам, саме цим обумовлена ??його популярність. Blender надає інструменти для 3D моделювання, анімації, а також набір засобів для створення ігор, візуальних ефектів і скульптінга. Програма підтримується розробником Blender Foundation, розвиваючись досить швидко і стабільно.

3Ds Studio MAX у своєму розпорядженні засоби для створення тривимірних зображень, локацій і інтер'єрів. Програма дозволяє працювати також анімацією і моделюванням персонажів, проте найбільш ефективно його використання для проектування локацій. Тому, з огляду на таку спрямованість, даний пакет широко використовується в ігровій індустрії.

І.І. Єгорова, О.В. Гайдамащук відзначають, що Autodesk Maya є найбільш затребуваною на даний момент інструментальної системою тривимірного моделювання в області роботи з анімацією. Він використовується в таких студіях, як Pixar, WaltDisney, Dreamworks і інших. Така популярність обумовлена ??широким інструментарієм загальної та персонажной анімації, технологією Xgen[16], що дозволяє створювати волосся і хутро персонажів без сторонніх плагінів, розвиненою системою частинок, технологією Maya Fluid Effects[17] для симулювання рідин і атмосфери, динамікою м'яких і твердих тіл. З цієї причини Maya широко використовується в кінематографі, мультиплікації і телебаченні для створення реалістичних об'єктів. Autodesk Maya надає досить широкий інструментарій для робіт зі створення скелета персонажа і подальшої анімації. Скелетна анімація має на увазі переміщення вершин поверхні моделей і відповідну зміну форми персонажів. Скелет складається з кісток (bones) і суглобів (joints). У багатьох пакетах, призначених для анімації, управління здійснюється за допомогою маніпулювання кістками, проте в Maya основним засобом управління є суглоби. Кость знаходиться між двома суглобами і відображається для зручності роботи. Таким чином, серед професійних 3D-художників пакет Autodesk Maya використовується частіше інших. Цей тривимірний редактор узятий на озброєння багатьма великими кінематографічними і анімаційними студіями. Він надає широкий інструментарій для створення персонажной анімації, однак стандартні інструменти не завжди можуть відповідати поставленим завданням.

3. М'язи обличчя

3.1 Види м'язів обличчя

На обличчі знаходиться 57 м'язів[18]. Вони поділяються на жувальні і мімічні. Жувальні прикріплюються до нижньої щелепи і відповідають не тільки за жування, але і за ковтання і мова. До складу групи входить чотири м'язи:

Мімічні м'язи людини дещо відрізняються від інших. Вони тонкі і розташовані пучками біля очей, носа, рота і вух. До кістки черепа вони прикріплюються тільки однією стороною. Інша сторона з'єднується з тканинами шкіри. Це дозволяє надати більшу рухливість ділянок особи. Деякі з них відходять немає від кістки, а від зв'язок.

Основные мышцы лица человека

Рисунок 2 – Основні м'язи обличчя людини

Більшість м'язів обличчя є парними, виняток становить надчерепной, носова і круговий м'яз рота. Вони розташовуються на різних рівнях і в залежності від цього поділяються на глибокі, поверхневі і середні. До глибинним, наприклад, відносяться подбородочная, щечная, до середніх - квадратна м'яз нижньої губи і собача, поверхневими є кругові м'язи рота, вилична, квадратна і т. д.

3.2 Функції мімічних м'язів обличчя

Лицьові м'язи відіграють важливу роль в соціальному житті людини. Їх скорочення формують певні виразу обличчя, змінюючи глибину складок шкіри. Так, оточуючі можуть розрізняти і розуміти наші емоції при спілкуванні. З їх допомогою ми висловлюємо смуток, радість, ненависть, посміхаємося і сміємося.

Основна функція мімічних м'язів пов'язана з відкриттям, звуженням і закриттям природних отворів на обличчі. Залежно від цих дій, вони поділяються на м'язи-сжімателі і розширювачі. Перші розміщуються над частинами тіла по колу, другі радіально від них відходять.

Деякі м'язи і їх функції представлені в таблиці.

Область М'яза Функція
Область чола і брів, носа М'яза гордіїв Формує складки над переніссям
Сморщіватель брови Стягує брови один до одного
Носова м'яза Відкриває крила носа
Надчерепной Піднімає брови, утворює горизонтальні складки на лобі
Область рота Кругова м'яза рота Замикає рот, витягає вперед губи
М'яза нижньої губи Відкриває, відтягує нижню губу
М'яза верхньої губи Піднімає верхню губу
Виличні Відтягують куточки рота вгору і в сторони
Область очей Кругова м'яза ока Заплющує, закриває очі
Область вух Передня Відтягує вушну раковину вперед
Верхня Відтягує раковину вгору
Задня Відтягує раковину назад

Таблиця 1 – Основні функції м'язів обличчя

Висновки

Дослідження засобів геометричного моделювання досить широке. Має безліч програм для розробки поставленого завдання. І кожну з програм потрібно знати мінімум на середньому рівні.

Магістерська робота присвячена актуальній науковій задачі розробки і дослідження засобів геометричного моделювання емоцій віртуальних персонажів. В рамках проведених досліджень виконано:

  1. Розглянуто принципи анімації.
  2. Ізучіни можливості програм для створення тривимірної графіки.
  3. Виявлено специфічні особливості будови м'язів обличчя.

Наступним етапом буде практична частина:

  1. Моделювати персонажів, готових до подальших анімації.
  2. Розробити ріггінгов персонажів для подальшого анімації.
  3. Створити анімаційні лицьові емоції персонажів
  4. Cравненіе емоцій віртуальних персонажів.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2020 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Комплект виживання аніматора - анімований. Фойлес. 2009.
  2. Енциклопедія Коллієра - Коллер і син. 1928.
  3. Спеціальні види мультиплікаційних зйомок. Я. Бєляєв. 1967.
  4. Ілюзія життя: анімація Діснея. Ф. Томас, О. Джонстон. 1995.
  5. ZBrush для початківців. Альба, Аттаран, Ле. 2020.
  6. Створення персонажа Mudbox. С. Спенсер. 2008.
  7. Розробка RPG в Unreal Engine. Сантеллі. 2016.
  8. Unity в дії. Мультиплатформенна розробка на C #. Д. Хокінг. 2020.
  9. Програмування ігор Cryengine на C++, C#. К. Лундгрен. 2013.
  10. Вступ до скульптурної динаміки рідини: методи реального потоку з Уейном Англією. А. Альварес. 2018.
  11. Історія текстури живопису в Mari. Й. Війтанен. 2013 рік.
  12. Cinema 4D. Практичний посібник. В. Зіньківський. 2008.
  13. Самовчитель Blender. А. Прахов. 2016.
  14. 3ds Max Тривимірне моделювання і анімація на прикладах. В. Тозік. 2008.
  15. 3D-моделювання персонажів в Maya: Навчальний посібник для вузів. Р. Ганеев. 2012.
  16. Xgen волосся для персонажів. Т. Ньюбері. 2016 рік.
  17. Вступ до ефектів рідини Майя. В. Холлінгсворт. 2014.
  18. Анатомія людини. П. Абрахамс. 2019.