КОМПЈУТЕРСКА НИМАЦИЈА

1. КОМПЈУТЕРСКА НИМАЦИЈА др Биљана ГемовићНаташа Субић

2. Predispitneobaveze I način bodovanja (jun-oktobar 2014.)

3. УВОД • Дуги низ година рачунари су били у стању да приказују информације само у текстуалноj форми. • Појавом првих уређаја за цртање (плотера), започеле су прве графичке примене рачунара. • Предности коришћења рачунара за цртање: - тачност и прецизност, - лакша измена цртежа, - већа ефикасност - брзина цртања, - цртање у серији, - библиотеке готових елемената, - аутоматизација пројектовања и - могућност анимације.

4. Програми за рад са графиком • Програми за рад са графиком се према намени могу поделити на неколико категорија: - за техничко цртање (AutoCAD, ArchiCAD...), - за графички дизајн (Corel Draw, Adobe Photoshop...), - за сликање, обраду фотографија (Paint, Adobe Photoshop, Corel Photo Paint...), - за анимацију (3D studio, 3D max...), - за обраду видео записа (Sony Vegas, Nero Vision Express, Adobe Premiere Pro..).

5. - векторски - Draw тј. програми за цртање (AutoCAD, Adobe Ilustrator, CorelDraw...) • према начину рада се могу поделити у две категорије: - растерски - Piant тј. програми за сликање – ретуширање (Paint у Windows у, Corel PhotoPaint,Adobe Photoshop...).

6. Векторски начин представљања цртежа Програм памти линије од којих је слика састављена и њиховe атрибутe (дебљина, врста линија, боја) а код затворених контура и бојu унутрашњости. Програм памти односе међу линијама тј. математички их прерачунава. Приликом смањења или увећања слике поновно се прерачунавају односи између објеката тако да се не губи на квалитету. РАЧУНАРСКА ГРАФИКА • Растерски начин представљања цртежа • Код растерскогпредстављањана рачунару слика се састоји од мреже квадратића у облику матрице који се називају пиксели(Pixel – Picture element), стим да сваки пиксел има своје особине: позицију, боју и интензитет боје (осветљење). • Највећа мана растерске графике лежи у њеној нефлексибилности. Делове слика не можемо лако премештати са једног места на друго без нарушавања остатка слике.Исто тако промена величине слике доводи де њене деформације јер се губе поједини пиксели (приликом смањења) или убацују нови (приликом повећања).

7. Графичке јединице • Иста оваква подела постоји и код графичких излазних уређаја. Векторски уређај је на пример плотер са перима за писање (слика лево), а растерски уређај је штампач (слика десно). Једна од важнијих карактеристика графичких излазних јединица је резолуција. • Код векторских уређаја резолуција представља најмање растојање на коме се могу приказати две суседне тачке. Код растерских уређаја резолуција је одређена бројем пиксела по површини.

8. КОМПЈУТЕРСКЕ АНИМАЦИЈЕ • Теоријска настава • CAD моделирање тродимензионалних објеката:Тродимензионални координатни систем и конструкционе равни; Дефинисање корисничког координатног система у 3Д области; Конвенција о оријентацији; Цртежи са више погледа и стандардни распореди пројекција 3Д објекта; • Креирање површинских модела: 3Д површински модели; Површинско моделирање Бејсиеовим, Кунсовим кривама и Б-сплајновима; Креирање површина извлачењем профила; Креирање мрежних површина на основу дефинисаних ивица; Креирање површинског модела квадра, призме, торуса, купе, пирамиде, лопте, спхере, куполе и чиније, • Моделирање солид објеката: 3Д солид модели; Гранична репрезентација солид модела; Креирање солида ротирањем 2Д профила; Моделирање танкозидних објеката; Генерисање 2Д цртежа на основу формираног 3Д солида;

9. Креирање фотореалистичних 3д модела: Визуелизација тродимензионалних објеката; Креирање осенчених 3Д објеката; Формирање рендерованих 3Д модела; Подешавање извора светлости и сцене за рендеринг; Креирање и улога сенки у моделирању објеката и околине; Коришћење сцене и стварање сценографије; Рендеровање и рад са својствима материјала; • Инжењерска анализа модела: Квантитативна анализа модела; Прорачун површине и запремине солида; Геометријске карактеристике равних попречних пресека солида; • Управљање пројектном документацијом: Рад са документацијом; • Нове методе и алати моделирања у AUTOCAD-у • Анимација у AUTOCAD-у: Рачунарска анимација; Методе анимације у Аутоцад-у; положај камере и објекта; креирање анимација; Алгоритам: анимација ,Тестирање и верификација алгоритама моделирања; Трендови развоја CADсистема са становишта базе података; Примери примене

10. Maya • И поред огромног броја корака потребних да се добије квалитетан производ тј. 3D анимација неопходна је примена још многих техника и сарадња са програмима за монтажу и дигиталну постпродукцију. • Мауа је једaн од најбољих програма за 3D анимацију.

11. Blender 3D • Користи се за 3D моделовање, креирање разних симулација, анимација, визуелних ефеката па чак и анимираних филмова и 3D игрица. • Blender 3D спада у групу такозваних „open source “ програма, или у преводу „софтвер отвореног кода“ и као такав је бесплатан за употребу. Подржава рад на више оперативних система, међу којима суLinux, Mac OS, Microsoft Windows.

12. 3D Studio MAX • Program 3D Studio Max kompanije Autodesk predstavlja jedno od vodećih svetskih softverskih resenja u oblasti 3D modelovanja i vizuelizacije. • Zbog svoje funkcionalnosti i brojnih prednosti u odnosu na druge,lako je pronašao svoje mesto u arhitekturi i srodnim oblastima  • Obuhvata modelovanje, materijalizaciju, renderovanje, kao i osnove animacije arhitektonskih modela.

13. Terragen • Тerragen је програм за генерисање 3D рељефних терена • Овај програм има jako пуно параметара који можете мењати како би свој новостворени свет прилагодили себи. • Програм долази са мноштвом опција попут алата за: - дочаравање рељефа, - воде, - облака, - реалистичних сунчевих зрака, и још пуно тога.

14. Primeriprimene

15. Počecikompjuterskegrafike • Počecikompjuterskegrafikedatirajujos u ranimšesdesetihgodinaproslogveka. Sa razvojem • brzinekompjuteraikvalitetavizuelnihprikazivanjanamonitoru, počelisuda se usavršavajualgoritmikojima se matematičkimoglasimuliratislikaobjekata. • Prvirezultatiigrafičkereprezentacije bile susvedenenalinijuikrivu a objektisubilipredstavljaninjihovimsiluetama. Izradatakvihslikajezahtevalaprogramiranjekompjuteradapomoćumatematičkih formula danacrtaodređeneravneilizakrivljeneobjekte. Rezultatprocesa • bio jedijagram, jednadvodimenzionalnaslikarazličitihpresekaisiluetaobjekata.(sl.1).

16. Illustration 1: rani kompjuterski crtež ljudske figure 1960 Nastali objekat mogao se vizuelno okretati u prostoru, i nove siluete bi zauzimale mesto starih, stvarajući time iluziju trodimenzionalnosti objekta. Ta grafika se nazivala “vektorska grafika” i može se uzeti kao preteča današnje 3d kompjuterske grafike.

17. Iako nedovoljna za bogatu reprezentaciju stvarnosti, vektorska grafika je našla primenu u mnogim industrijskim oblastima privrede i od tada se koristi u izradi najrazličitijih industrijskih objekata. Illustration 2: mrežna prezentacija objekata

18. Illustration 3: 1960-Scatchped sistem unosa crteža Illustration 4: komandna konzola US 1955

19. Medjutim moralo se sačekati još dosta da kompjuter dostigne vizuelnu raskoš koju su tadašnji “analogni” filmovi radjeni klasičnim postupkom izrade posedovali. Sa razvojem hardvera i pratećeg grafičkog softvera sedamdesetih godina proslog veka došlo je i do pomaka u načinu kako čovek unosi podatke u kompjuter. Tadasnji strogo tekstualni unos zamenili su novi uređaji koji su sve više počinjali da simuliraju prirodne načine baratanja medijumom kao što su crtanje i vajanje, te u funkciju ulaze: “miš”-pokazivačka sprava koja svojim unutrašnjim mehanizmom kuglice ili senzora prenosi horizontalne I vertikalne pokrete sa stola na kompjuterski kurzor na ekranu (sl.5) Illustration 5: rani kompjuterski miš

20. “digitajzer”-električna olovka koja prenosi pokret ruke detekcijom pritiska vrha olovke na tablipodlozi i na taj način simulira olovku koja crta (sl.6); ekrani osetljivi na dodir, koji se mogu postaviti kao štafelaj i direktno primaju pokrete elektronske olovke na sebi (sl.3). Illustration 6: digitalna tabla za unos crteža

21. Takodjesamareprezentacijagrafikenamonitorudoživljavaznačajanpomak u kvalitetuivernosti. • Algoritmizamatematičkopredstavljanjepovrišinadozvolilisudaobjektivišenisusiluete, većonidobijajuunutrašnjuoslikanost (shading eng) ireagujunasvetlostpostavljenuunutarvirtuelnog 3d prostora.(sl.8,9,10) Illustration 8: dve vrste kompjuterskog senčenja Illustration 9: primer kompjuterskoh senčenja 1970 Illustration 10: primer kompjuterskog senčenja 1980

22. Virtuelni 3d prostor tog novogstvaralačkogpoligonanakonmnogihtehnološkihiprogramerskihusavršavanja, može se poreditisapravimfilmskimstudiom. Unutarnjegamogućejestvoritiogromanbrojizvorasvetlosti (reflektora), stvoritivirtuelnuscenografijusastavljenuod • 3d objekatakojireprezentativnopodražavajuprave, stvoritidigitalnekaraktere, njihovuodećuiuvestivirtuelnekamerekojećesimuliratifotografskipostupakbeleženjaslike u finalnivizuelnizapis. • Tokomceleistorijekompjuterskegrafike, postojalajetežnja ka podizanjuvizuelnesloženosti do tog nivoadaonamožeda se približiidostignesličnostsaobjektima u prirodi. Zapostizanjetakvevernosti, moralo se pristupitirešavanjuvelikogbrojasvojstavavizuelnogifizičkogsvetakojinasokružuje.

23. Ta analizazahtevalajetehničko-programerski, ali I umetničkipristupposmatranjai “emulacije” stvarnosti. Osnovnareprezentativnaproblematikakompjuterabilajesamamatematičkapozadinanačinakakokompjuterdefiničeoblikikoličinadetaljakoju on možedaprikaže. • Strogageometrijskatelakojasubila u pozadinikompjuterskihtumačenjaoblikanisudovoljnovernoopisivalekompleksnostiizuvijanostpravihprirodnihtela, a svetlostkojaje u početkubivalasimuliranaimalajevrlostrogeprelazeiredukovanvizuelnikvalitetsenki. • Ono što se moglonazvati “materijalom” oblikabilojeodredjenonačinomkakounutarsilueteobjektakompjutertumači I predstavljaodbljesaksvetlostiodtevirtuelnepovršine. Sa obziromda u stvarnostijakopunoparametaraodredjujebojuinačinkakoobjekatizgleda pod različtimsvetlosnimuslovima, bilojepotrebnopunomatematičkih I geometrijskihanalogijaiizračunavanjakoje bi bile u stanjuda to simuliraju.

24. Velikipomak u realizmukompjuterskisimuliranihobjekatadesio se 1975. god pojavomradaFrancuskognaučnika Dr. Benoit Mandelbrota pod nazivom “Teorijafraktalnihsetova”(sl.11). Illustration 11: fraktalni Mandelbrot set Illustration 12: trodimenzionalni fraktalni Mandelbrot set

25. Algoritam koji je matematički dozvoljavavo nebrojeno deljenja neke krive na mnoštvo unutrašnjih detalja dozvolio je da se stvore kompjuterski objekti koji svojim detaljima i formom počinju da liče na realne objekte, pune haotičnih udolina, izbočina, kratera I prelaza. Taj isti algoritam mogao se primeniti i na dvodimenzionalnoj slici, čineći time šaru koja svojom haotičnošću podseća na fenomene iz prirode kao što su oblaci, obale, jezera, elevacije terena, erozije, akumulacije biljnih vrsta i slično (sl.13 i 14). Illustration 14: 3d fraktalni teren Illustration 13: 2d fraktalna slika

26. Takodjeparalelno se dolazilo do značajnihpomaka u simulacijikretanjasvetlostiinjenogodbijanja o objekte. • Stvorenisu “raytracing (eng.jezik)” algoritmikojisuizračunavalikretanjezrakasvetlostiizuglaokavirtuelnekamereipratećinjenoodbijanjeuspevalidamapiraju I oslikajureflektivnostobjekatakaoštosuogledalaivisokouglačanimaterijali(sl.15). Illustration 15: senčenje sa refleksijom 1980

27. Analizaefektaodbijanjasvetlosti u prirodidovelii do razvoja “radiosity (eng.jezik)” algoritmakojijeračunaointezitetibojusvetlostikoja se odbijaodobjekataiokolinei time se doprinelopomakurealizmafinalnegrafike. Objektivišenisubivalistrogoobasjanikao u kosmosu, većsudobijali fine svetlosnenijansezavisnoodblizineiliudaljenostiodizvorasvetlostiilidrugihosvetljenihobjekata(sl.16). Illustration 16: senčenje sa globalnom iluminacijom

28. Kompjuteri u filmskojumetnostiianimaciji • U početkuinterakcijekompjuteraifilmskeslike, kompjuterisukorišćenisamokaopomoćnialati u nekimfazamaizradefilma. Čestosu to bilisamoparcijalniefekti, iliposebniuredjajizaekstrakovanjeimenjanjedelovaslikeuzpomoćplavogilizelenogplatnapozadine. • Medjutim, posleuspešnihproba u filmskimostvarenjimakaoštosu “Tron” (sl.18 i 19) i “Zvezdaniratovi”, onipočinjuda se koriste u generisanjukompletnihfilmskihscena, delovafilmaipostajuravnopravnialat u izradianimiranogfilma. Illustration 17: scena iz filma "Tron" 1982 Illustration 19: scena iz filma " The Last Starfighter" 1984

29. Visokivizuelnikriterijumikojezahtevajufilmskaianimiranaostvarenjadoprinelasuubrzanomrazvojukompjuterskegrafikenasvimnjenimfrontovima. • Visokerezolucijefilmskeslikezahtevalesukompjuterskihardverogromnogkapacitetaibrzineizvodjenja (renderovanja-eng.jezik) a bogatifantazijski I realnisvetovikoje film oslikavatražilisusloženostgeometrijeiscenografijekojaučestvujedamožeda se poredisarealnimsvetom. Zatepotrebe, stvorenisu • grafičkiprogramikojisu u sebiposedovalimultidisciplinarne module, u kojimasumoglida se generišurazličitielementipotrebnizarealizacijufilma. • Izradavirtuelnescenografijeiliokruženjapostajeartističkipostupak, u komearhitektura, skulpturaiizradapejzažabivajudigitalnogenerisani, obojenimaterijalima I definisaninjihovimsvojstvima, a svetlost, reflektorii

30. kamerebivajupostavljeniisimuliranidapodražavajurealnesvetlosneusloveioptiku. Nakonscenografije, postavljaju se digitalnikarakteriinjihovipratećirekviziti I oni se kompjuterskianimirajukrozvremenskeopsegekojeodredjuje film. • Kretanjeobjekata u prirodijepodredjenofizičkimzakonima, takodajeciljkompjuterskesimulacije • pokretadainkorporiraisimulirasličnokretanje. Kompjuterikoristematematičkeformulekoje • reprezuntujumasu, gravitaciju, inercijuiostalasvojstvapravihobjekata. Voda, dim, elastičnatela, tkanina, zahtevajuverodostojnesimulacijepokretada bi podsećalenarealnostidigitalnekopije nose u sebipotrebuzavelikimbrojemmatematičkihizračunavanja (sl.20) Illustration 20: kompjuterska simulacija površine okeana 2003

31. Illustration 21: film "UP" pixar 2009 Simulacija samih fotografskih odlika kamere je takodje potrebna, da bi kompjuterska rezultovana slika bila srodna i kompatibilna prizorima snimljenim pravom kamerom, tako da se u finalnoj izradi slike koriste svi različiti efekti i anomalije koje pruža sočivo kamere. Virtuelna kamera ima mogućnost da izoštri, promeni širinu objektiva, odredi intezitet blende i mnoga druga svojstva, kao i da bude animirana i da se pokreće poput realnih filmskih kranova.

32. II predavanje

33. Scenario filma • Ova prvavažnafaza u izradifilmaodredjujepričuiporukukoju film želidaprenese. • Rasporeddogadjaja, razvojkaraktera,njihovihosobinainastojanjaiokruženje u kom se nalaze, su u funkcijidaštoboljeispričajuporukuiuvedunas u imaginarnisvetkojiopisuju. • Elementi tog svetabivajumedjusobnopovezaniisvaki se nasvojnačintrudidaupotpuniznačenjekoje film govori.

34. Savremeni scenario, nakoji je današnjapublikanavikla, u mnogoslučajailustrujezapletekoji sevrteokoprotagoniste, iligrupekojiizsvojeperspektivepredstavljajuemotivne, socijalneilidrugeprimereegzistencijeisakojima se mi kaopublikamožemoidentifikovati. • Sled događajaiuglovipogledananjihmorajubitifilmskimjezikomopisanitakodanašupercepcijunajboljeupute u pričuidadajudramskiivizuelnikvalitetkojiiomogućujenajboljiutisak. • Kao i u klasičnomfilmu,pripovedačkiaparatfilmskogjezikakoristikompoziciju, montažu, svetlost, dizajnlikovaiscenografije • kaonarativneformekojepružajucelokupniintegritetfiktivnogsvetakojioslikavaju.

35. Izradastoriborda • Faziizradestoriborda se prilazikada je scenario većuradjenikadasuodređenitačanredosleddogadjajaisveradnjekaraktera. • Uprkos tome, u ovojfazi se takodjedefinišenačinnakojinačin film koristikadrovezapripovedanjepriče: • trajanjeikompozicijakadra, • uglovikamere I • redosledscenasu • opisani u povorciručnoslikanihsličicakoječinestoribord.

36. Svirežijskiproblemi se rešavaju u ovojfazi, i to je prvapravaprilikazaautoradasagleda film u celiniikakoće on izgledati. Illustration 22: storibord Disney

37. Dizajnkaraktera • Likovnidizajnkaraktera-protagonsitaanimiranogfilma je važnakomponentakojaodredjujesvedaljnje faze u izradifilmaiznačajnoutičeinaanimacijulikovaidramatizacijusvetlaiostalihkomponentifilma. • Mogućnostiizraza u kompjuterskojanimacijisuogromneimožemostvoritinajrazličitijelikovnestilove, odkarikaturalnihnadrealističnihlikova, do hiper-realističnihkaraktera I likovakojimoguvizuelnozamenitipraveglumce u filmu.

38. Izradi skica i crteža karaktera pristupamo svim dostupnim likovnim tehnikama. Crtež, pastel, tuš, plastelinska skulptura, digitalno crtanje, sve su efikasne tehnike u dizajniranju karaktera. Illustration 23: dizajn kameleona Illustration 234 dizajn kameleona

39. Često nas prvo interesuje sama silueta karaktera, jer je ona glavni izvor informacija ljudskom oku i inicijalno nas upućuje u oblik, težinu, način života i namere našeg karaktera. • Siluetu definišemo trudeći se da, u slučaju da imamo više karaktera u filmu, stvorimo raznolikost izmedju likova i time potpuno odvojimo fizičke i psihičke karakteristike karaktera (sl.25). Illustration 25: dizajn psa

40. Jako je poželjnodalikovi u svojojosnovipodsecajunageometrijskatelarazličitihveličinaioblika, takodamožemokombinovatikružnadebeljkastatelasatrouglastimvisokim, pravougaonim, zakrivljenimlučnimiostalimoblicimatela (sl.26). Illustration 26: karakteri raznih oblika • Illustration 27: skica karaktera

41. Sve to omogućujeda se likoviinaprvipogled, pod različitimuslovimasvetla, prepoznajuipomažeda se stvorivizuelniiestetskidiverzitetkojiprijaljudskomoku. • Nakondefinisanjaosnovnesiluete, prilazimodefinisanjusvihunutrašnjihdetaljalikainjegoveodeće. • Jako je važnodakaraktersvimsvojimkomponentama, pozama u kojima se nalazi, izrazomlica, istorijskomepohomkostima, upotpunjujeznačenjepričekojupričamoikoja je inicijalnodefinisana u scenariju.

42. Svetekomponentevažneda bi publikalakomogladaprepoznaulogukoja je odredjenazatuosobenuličnost. • Karakterefinalnoilustrujemo u silueti, u punojbojii u naknadno u raznimpozamakojesvojompantomimomopisujurazličitaemotivnastanjaifunkcijekaraktera. • Takođecrtamoidijagramskuslikukarakteraiznajmanje 3 ugla, profil, spredaiodpozadi. • Ta skicaćebitiodpomoći u fazimodelovanjalika.

43. Dizajnscenografije • Dizajnscenografije se trudida u štovišeinspirativnihslikaprikažesvet u kome se pričaanimiranogfilmaodvija. • Najrazličitijelikovnetehnikemoguposlužiti u tojfazi. • Trudimo se daispitamonajrazličitijapitanjaoblikascenografijeiodnoseći se na scenario istoribordoslikavamosveprostornesituacije u kojimaće se radnjapotencijalnodesiti. • Ključnidogadjajiizpriče se takodjeilustruju I vizuelno se ocenjujepotrebnakompozicijascena, paletaisvidrugilikovničiniocifilma.

44. Illustration 28: dizajnscenografije • Odvelike je važnostida se uradiopsežnoistraživanjearhitektonskih, umetničkih, literarnihiostalihistorijskihčinjenicakojepripadajuepohi u kojoj se animirani film odvija.

45. Ti elementivrlopreciznopubliciopisujuokruženjeivremenskutačkuradnjefilma, te se stogatrudimoda u našuponekad I kranjeslobodnuvizijusvetakojiilustrujemoutkamoprepoznatljiveelementekojigapovezujusasvetomkoji je poslužiokaouzor. • U ovojlikovnojikreativnojfaziizradeanimiranogfilma, trudimo se daproverimoštovišekombinacijaiverzijanaševizijeidaizaberemonajuspešnijarešenja, jersunaknadnosveostaletehničke faze izradejakouslovljene time. • Može se rećida je scenografijakarakterzasebe, teionamožeposedovatiemotivannabojistupa u dijalogsalikovimanasceni. • Samim time, trudimo se dascenografijidamoraznolikaemotivnastanjaidaosećanjakojaonaindukujepomažuiučvršćujudramskupričuiemotivnuporukukoju film prenosi.