T-111.450 Tietokoneanimaatio ja mallintaminen

1. T-111.450 Tietokoneanimaatio ja mallintaminen Tassu Takala Teknillinen korkeakoulu Tietoliikenneohjelmistojen ja multimedian laboratorio 1. Luento 29.1.2004

2. Sisältö • Henkilökunta • Suoritustapa ja aikataulu • Kurssimateriaali • Animaation tuotantoprosessi • Luentojen aihealueista • Videoita Animaatio & mallintaminen 2004

3. Henkilökunta • Kurssista vastaa: Tassu Takala • luennot • Assistentti: Marko Myllymaa • harjoitustyöt Animaatio & mallintaminen 2004

4. Suorittaminen • Kurssin laajuus: 4 ov (L) • Osasuoritukset: • Tentti • Harjoitustöitä: • neljä pakollista • muista aiheista valittava kaksi Animaatio & mallintaminen 2004

5. Aikataulu • Luennot: • to 10-12 Odeion • Harjoitustyöt: • Monta pientä työtä, kullekin aikaa noin 2 viikkoa • Tulossa kurssin www-sivulle: tarkka aikataulu harjoitustöille ja luentojen aiheet Animaatio & mallintaminen 2004

6. Kurssimateriaali • Kurssikirja: • Rick Parent: Computer Animation - Algorithms and Techniques • Vanha kurssikirja (Watt&Watt) myös hyödyllinen • Luentomateriaali (tulee osittain www-sivulle) • Valikoituja artikkeleita, tiedot www-sivuilla Animaatio & mallintaminen 2004

7. Kurssin tavoite Oppia tuntemaan riittävästi tekniikkaa, jotta ymmärtää syvällisesti animaatio-ohjelmien toimintaa ja rajoitteita, ja pystyy tarvittaessa toteuttamaan uusia toimintoja ja erikoistehosteita. Animaatio & mallintaminen 2004

8. Sovelluksia • Animaatiot ja visuaaliset tehosteet • elokuvat, mainokset, opetusohjelmat • web-sivut, manuaalit • ohjelmien käyttöliittymät • Tietokonepelit • Suunnittelu (CAD), robotiikka • Virtuaaliympäristöt, simulaattorit Animaatio & mallintaminen 2004

9. Animaation tuotanto • Rooleja tuotantotiimissä: • tuottaja – managerointi • käsikirjoittaja – juonen kehittely • ohjaaja – näyttämötyö ja toiminnan ajoitus • graafinen suunnittelija – hahmot ja taustat • äänittäjä – vuorosanat, taustat, efektit • animaattori(t) – liikkeen täsmällinen toteutus • taiteilija (AD) + ohjelmoija (TD) Animaatio & mallintaminen 2004

10. Perinteinen animaatio (1) • Tyypillisesti noin 25 kuvaa / s • Kohtauksen kesto 5-30 s • Kuvia 125-750 kpl • Koko illan filmi (2h) 180 000 kuvaa • Ongelmia: • Paljon käsityötä -> kallista • Suuri materiaalimäärä: • projektin organisointi • tiedonhallinta Animaatio & mallintaminen 2004

11. Perinteinen animaatio (2) • Työn vaiheet: • Juonen käsikirjoitus • Kohtausten sommittelu • Taustan äänitys • Tarkka sommittelu • Ääninauhan jaksotus kuviksi • Liikkeiden ja hahmojen ääriasennot • Muutamien välikuvien piirtäminen • Kaikkien kuvien piirtäminen • Koekuvaus filmille (ääriviivat) • Kuvien kopiointi selluloidille • Kuvien väritys • Virheiden tarkastus • Lopullinen kuvaus filmille • Leikkaus ja viimeistely Mitä iloa tietokoneesta voisi olla tässä kaikessa ? Animaatio & mallintaminen 2004

12. Tietokoneavusteinen animaatioprosessi • Structural parameters (topology) • Coordinates & measures (geometry) • Other parameters Modeling • Shape control points • Object paths • Camera paths • Light paths Animation Rendering • Modeling transformation • View transformation & projection • Shading Post processing • Image processing effects, morphing • Title texts • Compositing • Sound: speech, foley effects, music • Editing, printing/encoding Animaatio & mallintaminen 2004

13. Mahdollisia kohteita Esineet / hahmot Taustat Kamerat Valaisimet Mahdollisia tekijöitä liikerata asento muoto väri materiaali-ominaisuudet, jne. Parametrinen periaate (1) Minkä hyvänsä kohteen mitä tahansa tekijöitä voi animoida Animaatio & mallintaminen 2004

14. Parametrinen periaate (2) • Parametrit = • Skalaareita • Vektoreita • Ajan funktiona • Animaatio kuvasarjana = tasaisin välein otettuja näytteitä aikariippuvasta systeemistä • signaalinkäsittelyn näkökulma • inkrementaalinen laskenta • aliasoituminen • digitaalinen suodatus Animaatio & mallintaminen 2004

15. Kurssin aihealueita • keyframing, spline interpolation, time control • interpolating rotation, quaternions, slerp • forward and inverse kinematics • rigid body dynamics, physically based models, constraints • particle systems, vector fields, fluid dynamics • flocking, AI in motion • motion capture, tracking & editing • procedural generation: basic algorithms, L-systems, graftals, genetic algorithms, artificial life • shape deformation: non-linear transformations, flexible body physics • muita teemoja (sen verran kuin aikaa riittää): • sound effects, compositing, facial animation, lip-sync,real-time synchronization, interactive animation... Animaatio & mallintaminen 2004

16. Harjoitustöistä • ohjelmointiympäristö (osin OpenGL, hienompi renderointi BMRT:n avulla) Niksulassa tai omalla koneella • periaate: ohjelmoi tietynlainen liike, demonstroi se valmiita geometrisia malleja soveltaen (paitsi tehtävä 6.) • 1. keyframing: position interpolation • 2. keyframing: rotation • 3. simple kinematics: walking legs • 4. simple dynamics: particles and/or balls • 5. flocking • 6. algorithmic shapes • 7. animation of rendering parameters (?) • 8. final project (compositing) Animaatio & mallintaminen 2004

17. Videoita • Tänään: • Ice Age trailer (Blue Sky studios 2002) • Graphic Violence (G.Washington Univ. 1991) • vastaavanlaisen kurssin harjoitustyö) • Geri’s Game (Pixar 1998) • Jatkossa joka luennon päätteeksi: tietokoneanimaation klassikkoja 1980 - 2003 Animaatio & mallintaminen 2004