Перемещение персонажа (часть первая)

Перемещение персонажа (часть первая)

Уроки анимации

Ходьба и перемещение

Наступило время заняться воспроизведением ходьбы и бега. Эти действия требуют соблюдения равновесия и координации движения различных частей тела.

Манера ходьбы передает индивидуальность персонажа. Как известно, походка каждого человека уникальна. Некоторые идут вразвалочку, другие ковыляют, третьи волочат ноги. Все персонажи Мэй Уэст (Мае West), Гручо Маркса (Groucho Marx), Джона Уэйна (John Wayne) и Чарли Чаплина имели своеобразную походку. Чтобы узнать характер героя, нужно разгадать его походку.

Для анимации ходьбы в распоряжении компьютерных художников имеется множество инструментов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. При их использовании вы должны учитывать законы движения и хорошо представлять себе манеру ходьбы персонажей.

Механика ходьбы

Ходьбу можно описать как «управляемое падение». При каждом шаге человек наклоняется вперед и начинает падение, которому препятствует выдвигающаяся нога. После того как она касается земли, на нее переносится вес тела, и колено сгибается, амортизируя падение. Затем нога выпрямляется, поднимая тело и сообщая ему импульс движения; выносится другая нога, и цикл повторяется.

А сейчас встаньте и немного пройдитесь по комнате, наблюдая за движением различных частей тела. Каждая часть тела - от стоп и рук до головы -совершает свою последовательность действий. Обратите внимание на то, как вы наклоняетесь вперед, начиная движение, и как ноге передается вес тела, что предотвращает его падение. Если нога задержится, вы упадете.

Ходьба - очень сложный процесс, состоящий не только из перемещения ступней по земле, но и синхронного движения бедер, позвоночника, рук и плеч для поддержания равновесия туловища. Если разделить ходьбу на движения отдельных суставов, то ее механика станет более понятной.

На компакт-диске в папке Chapter09 находятся четыре анимационных ролика, демонстрирующих ходьбу с четырех различных точек: Walk-1. avi, Walk-2.avi, Walk-3.avi u\tlalk-4.avi (или Walkl.mov, Walk2.mov, WalkS.mov и Walk4. mov для пользователей компьютеров Macintosh). Используйте их в качестве примера.

Ноги и ступни

Ноги и ступни толкают тело вперед. Чтобы персонаж выглядел естественно, его конечности должны быть всегда немного согнуты в суставах, даже при полностью выпрямленной ноге. Движение обычно начинается с позы, в которой ступни разнесены на некоторое расстояние, и вес тела перенесен на вынесенную вперед ногу (рис. 9.1). Далее колено этой ноги сгибается под тяжестью тела. Такая позиция называется позицией отдачи и соответствует самой нижней части траектории центра тяжести персонажа (рис. 9.2). В момент совершения ногой половины первого шага центр тяжести тела находится в самой верхней точке. Данная позиция называется проходной, так как свободная нога в этот момент проходит мимо опорной (рис. 9.3) По мере продвижения персонажа пятка стопы, на которую приходится вес тела, отрывается от земли, передавая усилие ноге. Тело начинает падать вперед. Свободная нога совершает мах вперед подобно маятнику (рис. 9.4), а затем касается земли, завершая половину цикла

Рис. 9.1. Начальная поза для анимации ходьбы

Рис. 9.2. Позиция отдачи

Рис. 9.3. Проходная позиция

Рис. 9.4. Момент падения на свободную ногу

Рис. 9.5. Завершающий кадр половины цикла

(рис. 9.5). Вторая половина является зеркальным отражением первой. Если они будут различаться, то возникнет впечатление, что персонаж хромает.

Позвоночник, бедра и плечи

Центр тяжести тела находится в области таза; равновесие и движение остальных частей тела связаны с его положением. Лучше всего представить движение таза во время ходьбы как комбинацию двух вращательных движений. Во-первых, он вращается вокруг оси позвоночника, выдвигаясь вперед и назад в момент перемещения ног. Если вперед идет правая нога, то правое бедро, поворачиваясь, выносится вперед. Во-вторых, в проходной позиции свободная нога способствует смещению центра тяжести, приводя к наклону таза вбок. Эти два вращательные движения передаются через позвоночник к плечам, поворот которых для поддержания равновесия зеркально отражает перемещение бедер. Когда стопы максимально раздвинуты, таз повернут относительно оси позвоночника. Для поддержания равновесия плечи поворачиваются в противоположную сторону. Это хорошо видно, если смотреть на туловище сверху (рис. 9.6). В проходной позиции при взгляде на туловище спереди заметно, что вес свободной ноги смещает центр тяжести тела, и плечи поворачиваются в противоположном направлении. В виде сверху плечи и таз почти параллельны. Таз смещается в сторону от свободной ноги (рис. 9.7). Если вес тела персонажа равномерно распределен в процессе движения, то походка выглядит статичной и неживой. Когда выносится вторая нога, то в виде спереди таз и плечи снова занимают положение, в котором параллельны друг другу. При взгляде на туловище сверху виден поворот плеч и таза (рис. 9.8)

Рис. 9.6. Положение тела при максимально разведенных стопах

Рис. 9.7. Положение тела в проходной позиции

Рис. 9.8. Положение тела при выносе второй ноги

Руки

Если персонаж не жестикулирует или не держит что-то, его руки, как правило, свободно висят. Во время ходьбы они раскачиваются подобно маятнику, отставая на несколько кадров от движения таза и плеч. Чтобы руки выглядели естественно, они должны быть немного согнуты в локтях, даже когда персонаж показывает на какой-то далекий предмет.

Движение головы и позвоночника

Взглянув на позвоночник персонажа сбоку, можно определить основную его позу - выпрямленную или сутулую, в зависимости от осанки. Так как в процессе ходьбы возникает падение, тело немного наклонено вперед. На рис. 9.9 показано, что позвоночник слегка изогнут назад, благодаря чему грудная клетка и голова не заваливаются вперед, а находятся над тазом. Подобные изгибы (вперед и назад) появляются и потому, что позвоночник частично поглощает толчки, которые передаются тазу через ноги.

При ходьбе движение головы почти прямолинейное. Она слегка покачивается в ту или иную сторону для поддержания равновесия, а глаза смотрят в направлении перемещения. Если персонаж взволнован, покачивания головой носят более выраженный характер. Грустный персонаж идет, опустив голову, или озирается, если ищет что-то. Если персонаж чем-то расстроен, он сутулится и низко опускает голову. При этом таз поворачивается в обратном направлении, поддерживая равновесие тела. Возможно, при этом персонаж будет волочить ноги (рис. 9.10).

Рис. 9.9. Изгиб позвоночника

Рис. 9.10. Походка грустного при ходьбе персонажа

Анимация ходьбы

Создать цикл ходьбы методами традиционной анимации достаточно сложно. Но и при использовании компьютера сделать это не намного проще.

При анимации нескольких персонажей возникает искушение заставить их двигаться с одинаковой скоростью, что упрощает процесс работы. Однако если все персонажи имеют одинаковый темп ходьбы, то возникает ощущение, будто они идут строевым маршем, и сцена выглядит неестественно. Лучше, если, например, шаг одного из действующих лиц занимает 12 кадров, а походка другого персонажа более быстрая или, наоборот, медленная - 15 или 10 кадров на шаг. Сцена от этого только выиграет.

Расчет времени при ходьбе

Прежде всего необходимо рассчитать время, затрачиваемое на ходьбу. Сколько кадров она займет? При ответе на этот вопрос необходимо учитывать множество факторов. Будет ли персонаж большим, двигаясь неуклюже, или маленьким и подвижным? Он будет идти или бежать? В каком настроении герой?

Один шаг обычной походки занимает примерно 1/3-2/3 секунды (8-16 кадров при частоте 24 кадра в секунду, или 10-20 кадров при частоте 30 кадров в секунду). Полный цикл (шаги левой и правой ног) длится около 1 секунды. Более крупные персонажи идут медленнее, герои маленькие -быстрее. Мужская походка обычно характеризуется более степенными движениями, чем женская; грустные персонажи передвигаются медленнее, чем счастливые.

Большинство программ позволяет менять продолжительность анимации. Если персонаж идет слишком медленно, можно заставить его двигаться быстрее, сдвинув ключевые кадры во времени.

Привязка стоп к земле

При анимации ходьбы очень важно помнить о том, что ноги персонажа ступают по земле. Герой совершает движение благодаря трению между стопой и поверхностью земли. Если нога скользит, то анимация выглядит неестественной. (Проскальзывание, однако, может быть и смешным, если персонаж наступает на корку от банана или пятно масла.)

Выполнение привязки стоп к поверхности земли зависит от характеристик программного обеспечения. Во многих, но не во всех пакетах, есть инструменты, облегчающие выполнение этой задачи (рис. 9.11-9.13). К популярным методам относятся следующие:

  • инверсная кинематика с ограничителями является одним из самых удачных методов, так как гарантирует фиксированное положени§ стопы во время шага. Это позволяет аниматору забыть о лишних деталях и сосредоточиться на более важных вещах, например, позе персонажа;
  • генераторы шагов - это подключаемые модули, позволяющие персонажу делать все, что угодно: идти по земле, подниматься по склону, спускаться по лестнице. Программа автоматически перемещает ноги и стопы персонажа. Обычно движение рассчитывается на основе веса и динамики персонажа.

Использование подключаемых модулей подходит для первого просмотра, и только для этого. Недостаток данного метода заключается в том, что движение рассчитывается начиная со стоп. При отладке анимации следует учитывать это, так как в действительности движение при ходьбе начинается с бедер. Аниматор вынужден управлять процессом, чтобы придать походке индивидуальность. Он должен проработать позы и движение во время второго и третьего просмотров, внося в походку персонажа характерные особенности и делая его запоминающимся;

  • обратная, или нарушенная иерархия, не требует применения ИК-цепочки и работает во всех пакетах, поддерживающих метод прямой кинематики. В иерархическом дереве таз занимает вершину, а позвоночник и ноги являются его потомками. Подобное расположение может привести к проблемам, если не существует способа зафиксировать стопы персонажа, так как при движении таза начнут перемещаться и позвоночник, и ноги, и стопы.

При использовании метода обратной иерархии дерево переворачивается и рассекается в точке таза. Стопы становятся предками ног, что позволяет свободно перемещать их. Они являются началом иерархии, следовательно, нет причин опасаться, что они переместятся в результате изменения положения какой-либо части тела. Объект в иерархии не может иметь более одного родителя, поэтому таз должен быть отсоединен от ног и двигаться независимо от них. Затем анимация таза выполняется отдельно, чтобы его движение соответствовало перемещению ног. При этом довольно сложно точно согласовать движения, и данный метод больше подходит для персонажей, бедра которых скрыты, - будь то банка газировки с ногами или персонаж, одетый в юбку. Способ пригоден и при использовании костей, ибо кожа персонажа обычно скрывает большинство недостатков положения таза. Кроме того, проскальзывание ног гораздо больше бросается в глаза, чем несогласованные движения бедер, следовательно, нужно выбирать меньшее из двух зол;

  • метод прямой кинематики с направляющими выручит вас, если ни один из перечисленных способов по тем или иным причинам не подходит. Чтобы упростить процесс задания ключевых кадров вручную, можно использовать направляющие для стоп. Все пакеты позволяют помещать пустые, ложные или прозрачные объекты в качестве виртуальных меток. Если стопа сдвигается в сторону от правильного положения, то можно прибегнуть к этим меткам как к точкам отсчета для возврата ее в нужное место.

Некоторые пакеты дают возможность работать с полупрозрачным изображением предыдущего кадра в качестве фона (в традиционной анимации с этой целью использовался стол с подсветкой). Выравнивание стоп в данном случае значительно упрощается.

И, наконец, некоторые художники-аниматоры используют стираемые маркеры, рисуя направляющие прямо на экране компьютера. Затем их стирают сухой тряпкой. Будьте осторожны - не возьмите по ошибке нестираемый маркер! На экран помещаются также наклейки с карандашными пометками.

Рис. 9.11. В методе прямой иерархии все суставы привязаны к тазу - при его перемещении движется все тело. В данном методе ноги могут проскальзывать

Рис. 9.12. При использовании метода обратной иерархии связь разрывается в точке таза, и ступни становятся предками ног. Движение стоп полностью контролируется, и они не проскальзывают

Рис. 9.13. Этот прямоугольник используется в качестве направляющей, находящейся под стопой. Выравнивая опорную точку стопы по направляющей, аниматор устраняет эффект проскальзывания

Нужно ли использовать цикл?

Так как ходьба является циклическим движением, для ее воспроизведения можно использовать цикл, а не прямую анимацию. Правильно созданный цикл позволяет сэкономить массу времени. Один и тот же цикл задействуется в разных сценах. Одинаково шагающий персонаж может участвовать в сцене на улице или на проселочной дороге, так как везде он совершает практически одни и те же движения. Классические художники-аниматоры обращались к этому приему, повторяя последовательность рисунков и меняя фон при переносе персонажа в другую обстановку. В трехмерной графике положение камеры, освещение и место действия варьируются, что позволяет изменять кадр до неузнаваемости.

Один и тот же цикл, снятый камерой под другим углом, выглядит совсем по-иному. Данный эффект может как помогать, так и мешать аниматору. Если вы работаете над анимацией игры, и персонаж обладает характерной походкой, она должна выглядеть примерно одинаково при съемке под различными углами. При анимации движения толпы можно использовать одну и ту же походку, снятую под разными углами: при этом будет казаться, что персонажи ходят по-разному.

Художники, выполняющие анимацию в играх и интерактивных проектах, работают с циклами постоянно. Большинство алгоритмов игровых программ требует, чтобы анимация персонажей выполнялась в циклах, вызываемых джойстиком. Возможно, в подобных ситуациях вам придется создавать небольшие анимации продолжительностью 3-6 кадров, которые называются связками и предназначены для заполнения промежутков между циклами, например, ходьбой и бегом.

Использование циклов имеет и свои недостатки. Во-первых, они могут довольно быстро наскучить, особенно если будут продолжительными. Во-вторых, циклы больше подходят Для прямолинейного движения по ровной поверхности. Если персонаж поворачивает за угол или поднимается по склону, циклические движения не слишком хорошо совмещаются с другими действиями.

В цикле персонаж перемещается будто по бегущей дорожке. На рис. 9.14 показаны наложенные друг на друга разные фазы цикла движения. Как

Рис. 9.14. Фазы цикла ходьбы

видите, тело не меняет своего положения — перемещаются ноги. Как показывает шкала внизу, в каждом кадре ноги перемещаются на одинаковое расстояние. Это позволяет избежать проскальзывания. Кроме того, чтобы создать иллюзию ходьбы, тело героя должно перемещаться относительно земли (или она должна двигаться в обратную сторону) с той же скоростью, с которой движутся ноги.

Упражнение 1. Имитация ходьбы мешка с мукой

Чтобы научиться правильно воспроизводить ходьбу, выполните упражнение по анимации такого персонажа, как мешок с мукой. Представьте его углы бедрами и плечами и вы поймете, как движутся эти части тела при ходьбе. Успех анимации мешка в определенной мере зависит от того, как выполнена его деформация. Наилучших результатов можно достичь, если поместить четыре кости в углы, а пятую — в центр. Получится достаточно простая структура, и вам не придется связывать кости в иерархию, что также облегчает размещение стоп и предотвращает их проскальзывание. Один шаг занимает 12 кадров, полный цикл составляют 24 шага.

1. Вначале немного разнесите стопы. Выдвиньте левую вперед, а правую назад. Чтобы восстановить равновесие, разверните плечи в обратную сторону. Выдвиньте правое вперед, а левое назад. Задайте ключи для плеч и ступней.

2. Перейдите к кадру 6, который соответствует середине первого шага. Переместите правую ступню вверх и вперед, выровняв ее с левой. Задайте ключ.

3. Переместите вперед кость, расположенную в центре тела, чтобы сбалансировать вес, и задайте ключ.

4. Уравновесьте верхнюю часть тела. Помните, что положение плеч отражает положение таза. Переместите правое плечо вниз и назад, а левое - вверх и вперед. Задайте ключи для обоих плеч.

5. Выполните конец шага (и начало следующего). Переместите правую ногу вперед и поставьте ее на землю. Задайте ключи для обеих ног.

6. Переместите центральную кость вперед, чтобы центр тяжести тела находился между ногами. Задайте ключ.

7. Переместите левое плечо вверх и вперед, а правое - вниз и назад. Задайте ключи для обоих плеч.

На этом первый шаг завершен. Повторите процедуру для другой ноги, создав полный цикл, а затем повторите цикл столько раз, сколько шагов должен сделать персонаж.

Чтобы сделать походку более правдоподобной, можно заставить живот мешка раскачиваться при ходьбе. Учтите, что движения живота (положение которого задается при помощи центральной кости) немного запаздывают. Не забудьте показать, что живот отвисает. Постарайтесь сделать так, чтобы центральная кость немного двигалась вверх-вниз. Например, когда правая нога перемещается вверх, центральная кость отстает от нее на 2 или 3 кадра, поэтому поднимается чуть позже.

Источник: lessonsflash.ru

Подборка лучших дизайнов и шаблонов сайтов:

Не удалось обработать запрос

Не удалось обработать запрос

Вы можете вернуться на начальную страницу или повторить попытку.