Animació per computadora

La animació per computadora o ordenador (també cridada animació digital, animació computarizada o animació informàtica) és la tècnica que consistix en crear imàgens en moviment per mig de l'us d'una computadora. Hi ha animació bidimensional i animació tridimensional. L'animació bidimensional va ser la primera en l'indústria, sent el format més prolífic a lo llarc de el XX; la transició cap a una indústria digital tindria lloc durant la segona mitat de el XX, quan varen començar a realisar-se experiments en gràfiques a computadora, convertint-se cap a inicis de el XXI en un àrea en àmplia oportunitat artística i comercial. En l'actualitat, programes informàtics com Blender, Zbrush, Cinema 4D, entre uns atres, acaparen la base instrumental de l'animació i les seues disciplines auxiliars, com la modelación 3D, l'escultura digital, la programació i l'edició de video.

Algunes voltes l'objectiu de l'animació és la computació en sí mateixa, una atra pot ser un atre mig, com els diagramas d'infografía, una película o un videojoc. Els dissenys s'elaboren en l'ajuda de programes de disseny, modelació i per últim renderizado.

Per a crear l'ilusió del moviment, una image es mostra en pantalla substituint-se ràpidament per una nova image en un fotograma diferent. Esta tècnica és idèntica a la manera en que es conseguix l'ilusió de moviment en les películes i en la televisió.

Per a les animacions tridimensionals, els objectes es modelen en la computadora (modelació) i les figures 3D s'unixen en un esquelet virtual (ossos). Per a crear una cara en 3D es modela el cos, ulls, boca, etc. del personage i posteriorment s'animen en controladors d'animació. Finalment, es renderiza l'animació.

En la major part dels métodos d'animació per ordenador, un animador crea una representació simplificada de l'anatomia d'un personage, puix té menys dificultat per a ser animada. En personages bípedos o cuadrúpedos, moltes parts de l'esquelet del personage corresponen als ossos reals. L'animació en ossos també s'utilisa per a animar moltes atres coses, tals com a expressions facials, un coche o un atre objecte que es vullga dotar de moviment.

En contrast, un atre tipo d'animació més realista seria la «captura de moviment» (calc semàntic de l'anglés motion capture), que requerix que un actor vista un trage especial proveït de sensors, sent els seus moviments captats per una computadora i posteriorment incorporats en el personage.

Per a animacions tridimensionals, els fotogrames deuen ser renderizados en acabant de que el model és completat. Per a animacions vectorials bidimensionales, el procés de renderizado és clau per al resultat. Per a gravacions gravades anticipadament, els fotogrames són convertits a un format diferent o a un mig com una película o video digital. Els fotogrames poden ser renderizados en temps real, mentres estos són presentats a l'usuari final. Les animacions per a transmetre via Internet en amples de banda llimitats (ejem. 2D Flash, X3D) utilisen programes en l'ordenador de l'usuari per a renderizar en temps real l'animació com una alternativa per a la transmissió i per a animacions precargadas per a enllaços d'alta velocitat.

L'animació digital presenta moltes ventages per als animadors i les animadores per lo que és una bona opció per a iniciar a incursionar en el camp de l'animació.

Un eixemple simple

S'elegix un fondo de pantalla com el negre. En este cas, es dibuixa una cabra en la part dreta de la pantalla. El següent pas és tornar a posar negra la pantalla i colocar la cabra en una posició llaugerament a l'esquerra de la posició original. Este procés es repetix movent la cabra una miqueta més a l'esquerra cada volta. Si este procés és repetit lo suficientment ràpit, semblarà que la cabra es mou suaument cap a l'esquerra. Este procediment bàsic és utilisat per a totes les animacions creades en películes i televisió.

La cabra en moviment és un eixemple de cóm modificar l'ubicació d'un objecte. Transformacions més complexes de les propietats d'un objecte com el tamany, forma, efectes de llum o color, requerixen càlculs i renderizar per mig de la computadora en lloc d'un senzill procediment de duplicar o redibujar imàgens.

Explicació

Per a enganyar al ull i al cervell per a que algú pense que està veent un objecte en moviment, les imàgens deuen ser mostrades a al voltant de 12 imàgens per segon o més ràpit. En velocitats superiors a 70 imàgens per segon, no es notarà una milloria en el realisme o suavitat en el moviment de l'image per la manera en que l'ull i cervell processen les imàgens. A velocitats inferiors a 12 imàgens per segon la majoria de les persones podran detectar un parpadeo en el moment en que es mostre la seqüència d'imàgens i disminuirà l'ilusió d'un moviment realiste. Animacions convencionals realisades a mà, normalment utilisen 15 imàgens per segon en l'objectiu de disminuir la cantitat de dibuix que es requerix, pero açò és normalment acceptat per la naturalea dels dibuixos animats. Per açò, per a crear una animació per ordenador realiste, es requerix una cantitat superior d'imàgens per segon.

El motiu de que a altes velocitats no siga perceptible el parpadeo de l'image, és per la «persistència de la visió». De moment a moment, l'ull i cervell treballant junts almagasenen qualsevol cosa que s'estiga mirant per una fracció de segons, i automàticament realisa «bots» menuts i suaus. Les películes que s'exhibixen en els cines, corren a 24 imàgens per segon, que és suficient per a crear esta ilusió de moviment continu.

Història

• Durant els primers 20 anys en que es varen usar per primera volta imàgens creades i animades per computadora, esta tecnologia era encara molt rudimentària i no va tindre una repercussió important en l'indústria del cine i de la televisió. Per al periodo històric pioner de l'animació informàtica, corresponent a les décades dels anys 1960 i 1970, vejau Timeline of computer animation in film and television (anglés).

• Les dos primeres películes en les que varen intervindre plans generats enterament per ordenador de forma important varen ser Tron (1982) i The Last Starfighter (1984). Varen ser fracassos comercials, lo que va dur a la majoria dels directors a reservar esta classe d'imàgens per a que l'espectador pensara deliberadament en elements o personages creats per computadora en la ficció mateixa de les obres a les que assistia.

• El primer personage verdaderament creat en imàgens generades per computadora va ser creat per Pixar per a la película Young Sherlock Holmes en 1985 (sense contar el senzill personage polièdric de Tron que contestava en binario: sí i no). Est consistia en la representació d'un cavaller en una vidriera, els vidres de la qual eixien d'esta, fent que el cavaller representat en ella cobrara vida pròpia i caminara per sí solament. Estes imàgens generades per computadora «fotorrealistas» (de l'anglés photorealistic, és dir image sintètica d'aspecte real) no persuadirien a l'indústria del cine fins a 1989, quan The Abyss (L'abisme) va guanyar el Premi de l'Acadèmia d'Hollywood en la categoria d'Efectes Visuals. Per a esta película Industrial Light and Magic va produir efectes visuals d'imàgens generades per computadora fotorrealistas. Les més notables varen ser les d'una criatura d'aigua que imitava la cara de la protagonista, esta escena figura entre les més recordades de la película. A partir de The Abyss les imàgens generades per computadora varen adquirir un paper central en películes com Terminator 2: el juí final (1991), quan el malvat Terminator T-1000 sorprenia a l'audiència per la seua composició de metal líquit, en transformacions morfològiques integrades en seqüències d'acció durant tota la película. Terminator 2: el juí final també li va meréixer a ILM (Industrial Light and Magic) un premi Óscar pels seus efectes especials.

• En 1993 Parc Jurásico canviaria radicalment la percepció de l'indústria del cine, ya que els dinosauris de la película semblaven tan reals i la película integrava tan impecablemente tant imàgens generades per computadora com a seqüències reals, que va revolucionar l'indústria cinematogràfica. Esta película marca la transició de l'Hollywood de l'animació de moviments fotograma a fotograma i efectes òptics convencionals, a les tècniques digitals.

• En 1994 es crea en Canadà la primera série animada totalment per computadora, cridada Reboot, sent est el primer treball comercial realisat plenament per ordenador.

• Progressivament, a lo llarc de les décades de 1980 i 1990, les imàgens generades per computadora en dos dimensions (2D) apareixen cada volta més en películes tradicionalment animades, complementant els fondos (frames en anglés) dibuixats encara a mà. El seu us es va estendre del moviment de «interpolació digital entre quadros» (morphing), a pseudoefectos en tres dimensions (3D) molt cridaners, com per eixemple l'escena del ball en La bella i la béstia, película d'animació que els estudis Disney varen realisar en 1991. Tot l'entorn dels personages (l'escenografia del saló de ball i de la llàntia d'aranya) està completament efectuat per computadora mentres que els personages estan fets completament a mà fotograma per fotograma.

• Toy Story (de Pixar) i Cassiopeia (de NDR Films) varen ser els primers llarcmetrages generats totalment per ordenador, estrenats en 1995 i 1996 respectivament. Atres estudis d'animació digitals com Blue Sky Studios (de la Twentieth Century Fox) i Pacific Data Images (de Dreamworks SKG) es varen llançar en la producció d'imàgens generades per computadora, i les companyies d'animació ya existents com la companyia Walt Disney varen iniciar una transició de l'animació tradicional a l'animació per mig d'imàgens generades per computadora.

• Entre 1995 i 2005 el presupost mig d'efectes per a una película va pujar considerablement de 5 a 40 millons de dólars. Segons un eixecutiu d'un dels estudis cinematogràfics, des de 2005, més de la mitat de películes tenen efectes significatius.

• A principis dels anys 2000, les imàgens generades per computadora dominen el camp dels efectes especials. La tecnologia progressa fins a a el punt que va ser possible substituir digitalment als actors per actors virtuals, indistinguibles a simple vista dels actors als que reemplacen. Els extres generats per computadora també es varen escomençar a utilisar de forma generalisada en escenes de multituts.

• Les imàgens generades per ordenador per a películes tenen en general una resolució d'aproximadament 1.4-6 megapixeles (MPx). Toy Story, per eixemple, tenia un format de 1536 * 922 (1.42MPx). El temps per a generar un quadro és d'unes dos o tres hores, necessitant-se dèu voltes més temps per a les escenes més complexes. Este temps no ha canviat molt des de llavors, mentres que la calitat d'image sí ha progressat considerablement. Al mateix temps en la millora del material informàtic i en màquines més ràpides, s'ha pogut aumentar la complexitat dels gràfics. L'aument exponencial de la capacitat de procés d'unitats centrals de processament, aixina com auments massius en la capacitat de processament paralel d'estes, d'almagasenage i velocitat de memòria i tamany, han aumentat enormement el potencial i complexitat de les imàgens generades per computadora.

• Final Fantasy: The Spirits Within (2001) va ser la primera tentativa de crear una película realista usant solament imàgens generades per computadora, sense actors. La película va ser produïda per Square Pictures i mostrava gràfics molt detallats de calitat fotogràfica realista. La película va ser un fracàs en taquilla, lo que va dur finalment al tancament de Square Pictures despuix d'haver produït una última película d'estil visual similar, Final Flight of the Osiris, un curtmetrage que va servir com a pròlec a la película The Matrix Reloaded.

Estils d'animació

L'animació digital ha anat evolucionant en el temps, donant com a fruts varis estils d'animació. Tots tenen com a objectiu captar l'atenció del públic i poder transmetre una idea.

• Animació en volum: este tipo d'animació és creada a pur de objectes inertes. S'utilisa una cambra fotogràfica i es captura un per un els moviments que es realisen manualment, per a despuix unir-los tots i editar-los en computadora.

• Rotoscopia o rotoscopía: consistix en remplazar fotogrames d'una filmació real per dibuixos que són calcats de l'image real, impregnant-li la naturalitat, efectes i estil que es desija transmetre.
• Animació 3D: este método representa imàgens en un espai tridimensional en un programa de computadora. L'objectiu sol ser realisar una animació lo més propenca a la realitat, pero també existix estils minimistas que busquen representar estils de l'animació tradicional en 3D.
• Pixilación: es tracta d'una variant de l'animació en volum pero en este estil s'utilisen a persones reals interactuant en objectes quotidians reals i que són fotografiades quadro per quadro.
• Brickfilm: significa película de rajoles, i és una animació en la que el principal material són rajoles de LLEC, joguets de plàstic i atres objectes.
• Grafisme en moviment: és un vídeo que crea l'ilusió de moviment per mig d'imàgens, fotografies o vectores.
• Animació procedural: este tipo d'animació utilisa un método algorítmic per a calcular, a lo llarc del temps, les variables que definixen el comportament dels objectes, de la cambra i d'atres característiques de l'escena. Els métodos algorítmics s'usen per a trobar l'estat de l'escena en cada fotograma o per a assignar valors als keyframes, i després, aplicar un método d'interpolació. La primera variant de funcionament requerix que l'algoritme encarregat de calcular l'evolució temporal s'eixecute al mateix temps que es va generant l'animació, lo que incrementa el cost temporal total. En els métodos procedurales, una funció definix l'evolució del conjunt de paràmetros per mig d'una expressió paramètrica en funció del temps o per mig d'una expressió incremental en funció del temps.
• Animació basada en física: Este tipo d'animació reproduïx en fidelitat la realitat física, per lo que utilisa un model matemàtic per a descriure el moviment i atres canvis. Un model cinètic solament inclou #acceleració i velocitats, pero no les forces que es relacionen en el moviment, mentres que un model dinàmic considera estes forces per a deduir el valor dels paràmetros cinemàtics. Les tècniques d'animació física poden implicar un cost gran segons la complexitat del model matemàtic que deu evaluar-se i el número d'interaccions.
• Animació per keyframes: Un fotograma clau o keyframe és alguna cosa que definix el punt inicial o final de qualsevol transició suau. Eixe alguna cosa pot ser un dibuix o model en una animació o un quadro particular d'una pren quan es tracta d'una película o video. Qualsevol pla, animat o d'acció real, es dividix en fotogrames individuals. Els fotogrames clau es poden definir com els fotogrames més importants d'una pren que establixen els paràmetros per als atres fotogrames i indiquen els canvis que es produiran com a transicions. Per eixemple, per a animar una pilota movent-se d'una posició a una atra, es deu establir el primer fotograma clau en la llínea de temps de l'animació a on desija que comence la pilota i un nou fotograma clau més alvance en la llínea de temps a on desija que aterrise.

• Animació bàsica o basada en transformacions: En esta tècnica, es definixen una série de transformacions que representen els diferents estats o posicions de l'objecte a lo llarc de l'animació. Estes transformacions poden incloure translacions (moure l'objecte en l'espai), rotacions (girar l'objecte al voltant d'un eix) i escalats (canviar el tamany de l'objecte), és dir, les transformacions bàsiques. A diferència de l'animació per keyframes, a on s'establixen posicions clau en la seqüència d'animació, l'animació basada en transformacions se centra en l'aplicació gradual de transformacions geomètriques a lo llarc del temps per a crear moviments suaus. També es poden aplicar tècniques adicionals, com la deformació de l'objecte o la sincronisació en atres elements de l'escena, per a crear efectes més complexos i detallats.
• Animació per captura de moviment: L'animació per captura de moviment (o motion capture, en anglés) és el nom de la tecnologia que registra el moviment de les persones o objectes i les senyes es transferixen a un programa d'ordenador per a activar el fotorrealismo en un entorn virtual. La captura de moviment ha aumentat la seua popularitat en els últims anys, com un método per a dotar als personages en 3D generats per ordenador dels moviments i peculiaritats naturals, i a sovint sotils dels actors humans. Les sessions de captura de moviment impliquen els moviments dels actors vàries voltes per segon. Solament es registren els moviments, no la seua apariència visual real.

Métodos per a animar personages virtuals

En la major part dels sistemes d'animació 3D, un animador crea una representació simplificada del cos del personage, anàlec a un esquelet o a un stickman. La posició de cada segment del model de l'esquelet està definida per les aixina cridades «variables de l'animació» o Avars (unitat nomenada a partir de l'abreujament del terme anglés animation variables).

En personages humans i animals, moltes parts del model d'esquelet corresponen a l'ubicació real dels ossos, pero l'animació del model d'esquelet skeletal animation és també utilisada per a animar atres coses, com a expressions facials (a pesar de que existixen atres métodos d'animació facial facial animation). «Woody», el personage de Toy Story, per eixemple, usa 700 Avars, dels quals inclou 100 Avars en la cara. La computadora no render el model d'esquelet directament de forma habitual. L'esquelet és invisible, pero usa el model d'esquelet per a calcular la posició exacta i l'orientació del personage, que és finalment renderizado en una image. Canviant els valors dels Avars sobre la llínea de temps, l'animador crea moviment realisant el personage quadre per quadro.

Existixen varis métodos per a generar els valors de Avars per a obtindre un moviment realiste. Tradicionalment, els animadors manipulen els Avars directament. En lloc de crear Avars per a cada quadro, usualment coloquen els Avars en punts estratègics dels quadros i permeten a l'ordenador realisar la transició entre ells, este procés és cridat keyframing. Keyframing posa el control en les mans de l'animador, i està basat en l'animació manual traditional animation.

En contrast, la tècnica de la captura de moviment utilisa metraje obtingut en image real. Quan l'animació per ordenador està realisada per mig d'esta tècnica, un actor real actua com si fora el personage al que els animadors tenen que donar vida. Mentres l'actor actua, el seu moviment és gravat en una computadora utilisant cambres de vídeo i marcadors corporals o facials. Gràcies als marcadors, la computadora conserva en la seua memòria tots els moviments portats a terme per l'actor i d'esta manera els animadors no tenen més que reprendre el patró de moviment creat per l'actor i aplicar-ho al personage animat. El procediment de la captura de moviment és similar al procediment de l'animació per mig de rotoscopio, una tècnica anterior al advenimiento de la tecnologia informàtica. Per a obtindre una escena rotoscopada, primer es filmava a actors reals i més tart, per mig de l'us d'un rotoscopio, es feya un dibuix per damunt de cada u dels fotogrames que havien segut obtinguts prèviament per mig del rodage real. Els estudis Walt Disney ya havien utilisat el rotoscopio per a la realisació del seu primer llarcmetrage animat, Snow White and the Seven Dwarfs (1937). Ralph Bakshi és un director reconegut per haver fet un us recurrent al rotoscopio en les seues películes d'animació (com El Senyor dels Anells, de 1978, o Fire and Isse, de 1983). El paralelisme entre esta antiga tècnica d'animació per mig de rotoscopio i l'actual tècnica d'animació per mig de captura de moviment ha fet que en l'us del llenguage es cridara rotoscopia a la tècnica de la captura de moviment, pero estes tècniques, encara que similars, són diferents, i no pot cridar-se a una en el terme que correspon a l'atra. El rotoscopio és una màquina que funciona per mig d'un procediment mecànic i no recorre de cap modo a l'informàtica o a l'us de computadores.

Cada método té les seues ventages, i fins al 2007, jocs i películes utilisaven algun o abdós d'ells en les seues produccions. L'animació per quadros pot produir moviments que un actor mai podria eixercitar, mentres que la captura de moviment pot reproduir les característiques d'un actor en particular. Per eixemple, en la película del 2006 Pirates of the Caribbean: Dead Man's Chest, l'actor Bill Nighy va realisar el personage Davy Jones. Inclús encara que ell pràcticament no apareix en la película, la producció es va beneficiar gravant les característiques del seu llenguage corporal, postures, expressions facials, etc. La captura de moviment és apropiada en situacions en les que es requerix un comportament realiste, pero que les característiques d'un personage excedix lo que es pot realisar en maquillage i vestuari convencional.

Vore també

• animació
• animació en volum
• computació gràfica
• video de moviment complet
• image generada per computadora