Computação Gráfica

1. Animação Aula 15 Computação Gráfica *Slides Profa. Maria Andréia Formico Rodrigues Prof. Leandro da Silva Taddeo

2. Animação Introdução • Historicamente falando, tem mais de 100 anos (inventada em 1831 por Joseph AntoniePlateau) • Semanticamente falando, “animação” deriva do verbo latim animus, que significa dar vida a personagens • Num conceito menos abstrato, animação corresponde à construção, armazenamento, gravação, e exibição de imagens gráficas que produzam movimento durante o tempo • Num conceitomaisgenérico, animaçãocorresponde à mudança de posição, forma, cor, transparência, estrutura e textura de um objeto, alteração dos parâmetros de câmera e dailuminação

3. Animação Áreas de Aplicação

4. Animação Etapas • Sinopse • Resumo da estória usando poucas linhas • Enredo • Texto detalhado que descreve toda a estória • Storyboard = desenho dos quadros-chaves (key-frames) • Rascunho do desenho animado composto por um número de ilustrações organizadas como em uma estória em quadrinhos • Ilustra os momentos principais da animação • Desenho dos quadros intermediários (inbetweening)

5. Animação Quadros da Animação • Há dois tipos de quadros em uma animação: • key-frames • Quadros-chaves da animação • inbetweens • Quadros intermediários da animação • Gerados interpolando-se os quadros-chave

6. Animação Sonorização • Na animação convencional, a trilha sonora deve preceder o processo de criação das imagens, visto que o movimento deve estar sincronizado aos diálogos, efeitos especiais, e música de fundo

7. Animação Processo Tradicional • Transfere-se os desenhos a lápis para as folhas de acetato • Os contornos devem ser desenhados à tinta, manualmente • As células de acetato passam por um estágio de pintura • Antes de se fotografar os quadros da animação, os animadores devem verificar se há erros • A armazenagem das fotos é feita em filme colorido • Finalmente, na etapa de pós-produção o filme será retocado • Grava-se a trilha sonora Processo Trabalhoso e Lento!!!!

8. Animação Processo Tradicional – Exemplo • “Branca de Neve e os 7 Anões” • Começou a ser feito em 1934 e estreou em 1937 • 4 animadores principais eram os responsáveis pela geração dos key-frames • Outros animadores produziam os quadros-intermediários • mais de 2 milhões de quadros, 90 minutos de animação

9. Animação Processo de Animação Auxiliada por Computador • Quadros-chaves digitalizados • Editor gráfico interativo • Calcula-se os quadros inbetween, usando métodos automáticos de interpolação • Controle do movimento da câmera • Edição e sincronização do filme

10. Animação Animação Modelada por Computador • Bidimensional ou Tridimensional • Objetos rígidos ou elásticos • Cinemática ou Dinâmica • Aplica transformações geométricas (translação, rotação, e escala), em entidades de cena, tais como, atores, câmera, luz, etc • Ex: câmera com movimentopanorâmico, zoom in, zoom out, etc

11. Animação Tipos de Objetos • A animação é descrita em termos dos graus de liberdade • Grau de liberdade: número de coordenadas livres e distintas, necessárias para que as posições dos componentes do sistema sejam especificadas no tempo • Capacidade de informar a orientação e a posição de um ponto no espaço • Ex: 3 minutos de animação (30 quadros/s), com objetos com 50 graus de liberdade

12. y z x Animação Tipos de Objetos • Partículas • Ponto (x,y,z) no espaço • 3 graus de liberdade (x,y,z translações) • 3 números necessários para definir cada quadro da animação, ou seja, 3 funções descritoras da variação x, y, e z no tempo

13. y z x Animação Tipos de Objetos • Corpos Rígidos • Pontos que se movem juntos no espaço, definindo polígonos ou superfícies de geometria livre • 6 graus de liberdade (x,y,z) translações e (x,y,z) rotações

14. y z x Animação Tipos de Objetos • Corpos Flexíveis • Compostos por um número infinito de pontos que se movem relativos a si próprios no tempo • Compostos por vértices de polígonos, superfícies de forma livre • Ex.: ameba • n graus de liberdade para cada ponto de controle Suponha que 5 amebas tenhamp pontos de controlecadauma. Quantos graus de liberdade elas terão, ao todo, variando no tempo?

15. Animação Tipos de Objetos • Corpos Articulados • Compostos por segmentos e juntas cujo movimento relativo é restrito/limitado • Podem ser flexíveis • Grau de liberdadedependenteda junta observada Qual será o número e tipo de grau de liberdade de umbraço articulado de umrobô?

16. Animação Tipos de Objetos • Corpos definidos algebricamente • Ex.: esferas (por meio defunções/equações) • Corpos em Metamorfose • Objetos podem ser especificados algebricamente • Ex.: esfera modelada como um centro (x,y,z) e um raio. Uma esfera pulsante pode ser animada modificando-se o valor do raio • Ouimagenspodem ser analisadas de tal forma a comporobjetos bi/tridimensionais • Problema: diferentestopologias/geometriasgeradasnametamorfosepodemdificultar o processo y z x y z x

17. Animação Tipos de Controle de Movimento • Animação por Cinemática Direta/Inversa • A animação é especificada através dos seguintes parâmetros: posição, velocidade, e aceleração • Animação por Dinâmica Direta/Inversa • A animação é especificada através das forças e torques que produzem as velocidades e acelerações (eletromagnética, gravitacional, atrito, etc)

18. Animação POV-Ray • No POV-Ray, a animação é alcançada através da geração de vários quadros • Cada quadro é renderizado separadamente no POV-Ray, gerando um arquivo diferente • Para gerar a animação, é preciso utilizar uma ferramenta qualquer que execute os quadros em sequência

19. Animação POV-Ray Animacao.pov anima.ini #include "colors.inc" camera { location <0, 3, -10> look_at <0, 0, 0> } light_source { <20, 20, -20> color White } plane { y, 0 pigment { color Black } } sphere { <-2.5, 0, 0> , 1 pigment { color Blue} translate <clock, 1, 0> } Width=530 Height=385 Antialias=On Antialias_Threshold=0.3 Output_File_Name=teste.bmp Initial_Frame=1 Final_Frame=10 Initial_Clock=1 Final_Clock=5 *O clock é um elemento usado para simular um relógio para animação. *O clock inicia em 1 (primeiro frame) e termina em 5 (último frame). *Cada valor intermediário do clock é calculado através da seguinte fórmula NovoClock = AnteriorClock + Final_Clock/Final_Frame

20. Animação POV-Ray

21. Animação Exemplo POV-Ray – Bola Quicando // Uma bola quicando, sem deformação – Autor: Andréia Formico 2001 #include "colors.inc" #include "textures.inc" #include "skies.inc" background { Grey } // Declaração da textura de madeira para representar o chão #declareMadeira = texture{pigment {woodturbulence 0.8 color_map {[0.00, 0.10 colorred 0.888 green 0.600 blue 0.3 colorred 0.888 green 0.600 blue 0.3] [0.10, 0.90 colorred 0.888 green 0.600 blue 0.3 colorred 0.7 green 0.35 blue 0.2] [0.90, 1.0 colorred 0.7 green 0.35 blue 0.2 colorred 0.7 green 0.35 blue 0.2] } }} #declare A = 5; #declare w = 100; #declare teta = 80; #declare k = 0.3; #declarepos_x = 2 * clock; #declarepos_y = A * abs( sin( (w * pos_x + teta) * pi / 180) ) * exp( -k * pos_x ); light_source { <100,200,80> White}light_source { <100,1,-80> White} light_source { <-200,1,80> White} light_source { <-200,200,-80> White} #declare bola = sphere {<0,0.8,0> 0.8 pigment{checkercolorBluecolor Green} finish { Metal }} // A distancia final será 10, pois pos_x = 2 * clock, (há 5 clocks) #declare distancia = 10; #declare altura = 0.4 * (distancia-pos_x) / distancia camera {location <4,3+altura,-9>look_at <4,3+altura,0> } plane { y, altura texture { Madeirascale 0.1 }} object { bola #if (pos_y > altura) translate<pos_x, pos_y, 0> #elsescale <1 - (pos_y - altura), 1 + (pos_y - altura), 1>translate <pos_x, altura, 0> #end }

22. Animação Exemplo POV-Ray – Bola Quicando Arquivo de Inicialização Clock=0 Initial_Clock= 0 Initial_Frame= 1 Final_Clock= 5 Final_Frame= 100 Input_File_Name=c:\programas pov-ray\bola\bola.pov Output_File_Name=c:\programas pov-ray\bola\bola