Законы движения Ньютона
Скачать 217.04 Kb.
|
| http://www.lesta.ru/articles/animation/lectures.htm Анимация- не только движение но, в первую очередь одушевление!  Движение можно легко создать, передвигая один и тот же предмет в различных положениях. В результате на экране возникнет движение, но это еще не будет одушевлением. В природе предметы не просто двигаются. Первый закон движения Ньютона гласит, что предметы движутся только при воздействии на них внешних сил. Таким образом, в анимации движение само по себе имеет второстепенное значение, главным является то, что служит скрытой причиной движения. У неодушевленных предметов этими причинами могут быть естественные силы, в первую очередь гравитация. Для живых существ помимо тех же внешних сил причиной движения может быть сокращение мышц, а еще важнее — воля, настроение и все то, что придает движению характер. Чтобы передвинуть персонаж из точки А к точке В, нужно учитывать силы, воздействующие на данное движение. Во-первых, земное тяготение, прижимающее персонаж к земле. Во-вторых, конструкцию персонажа, взаимодействие отдельных его частей и мускулов, преодолевающих гравитацию. В-третьих, существуют психологические причины или мотивация действия персонажа — кланяется ли он, приветствует гостя или угрожает пистолетом. Живой актер, совершая это, движет мускулами и преодолевает гравитацию автоматически, концентрируя все внимание на игре. Аниматору же приходится заботиться о том, чтобы создавать убедительную игру. Основная единица времени в анимации составляет 25 кадров в секунду. Одушевление и свойства материала Все предметы имеют вес, конструкцию, степень упругости. Поэтому каждый из них по-своему реагирует на внешние силы. Это поведение — комбинация из отдельных положений, положенная на тайминг, — составляет основу одушевления. Чтобы придать движению смысл, аниматор должен учитывать законы движения, выведенные Ньютоном. В них содержится информация, необходимая для того, чтобы двигать предметы и персонажи. Сила тяжести. Инерция. Сила трения. Воздействие сил природы-ветер ,дождь и т.д. Законы движения НьютонаКаждый предмет или персонаж обладает массой и движется, только когда на него воздействуют силы. Это первый закон движения Ньютона. Неподвижный предмет стремится оставаться в состоянии покоя до тех пор, пока определенная сила не приведет его в движение; но, начав двигаться, он стремится продолжать движение по прямой, пока другая сила не остановит его или не заставит изменить направление. Чем тяжелее объект, т.е. чем больше его масса, тем больше сил требуется, чтобы изменить его состояние. Тяжелый предмет обладает большей инерцией. Чтобы привести в движение такой предмет — например, пушечное ядро, — требуется очень мощный толчок (см. рис. А). В момент выстрела сила заряда действует на ядро, только пока оно находится в стволе пушки. Сила взрыва достаточно велика, чтобы придать ядру значительную скорость. Меньшая сила, например щелчок, не будет иметь никакого эффекта, разве что можно повредить себе палец. Но постоянное давление на ядро, даже не очень сильное, способно стронуть его с места и постепенно довести движение до большой скорости.
Пущенное в движение ядро стремится сохранить полученную скорость и направление. Нужна новая сила, чтобы остановить его. Если в этот момент на его пути возникает препятствие, ядро может (при достаточной скорости) пробить его и лететь дальше. Если ядро катится по ребристой поверхности, оно остановится гораздо быстрее, чем двигаясь по ровной и гладкой поверхности. Поэтому, рассчитывая движение тяжелых предметов, режиссер должен иметь в виду время, необходимое для разгона и остановки этих предметов, тогда почувствуется их вес и масса. Легкие предметы нуждаются в гораздо меньших импульсах и реагируют совсем по-иному на внешние воздействия. Воздушному шарику довольно легкого щелчка, чтобы он отлетел в сторону. Инерция его движения настолько слаба, что сопротивление воздуха способно остановить шарик. Поведение предмета на экране, ощущение его массы обусловлено не самими фазами, а расстоянием между ними. Это относится и к любому другому объекту. B) Воздушный шарик приходит в движение от легкого толчка, но сопротивление воздуха останавливает его. В обоих случаях объектом одушевления служит круг. Расчет движения придает ему ощущение веса и массы.  Скорость мяча, взлетающего по вертикали, уменьшается и полностью гаснет под действием гравитации. Эта же шкала может быть использована для падения мяча.
Вращение предметов ,траектория движения, ценр тяжести.Говоря о полете подброшенного мяча по траектории, мы имеем в виду, что расчет движения ведется от центра тяжести данного предмета. Масса любого тела движется соответственно своему центру тяжести. 
Сила, передаваемая через гибкие шарниры
Принципы диснеевской анимации, полученные практическим путем, исходя опыта конкретной повседневной работы, оказались настолько эффективными, что их изучение стало обязательным сначала для аниматоров Диснея, а потом и для аниматоров всего мира. В целом, это наиболее полный набор технологических приемов, необходимых для создания образа и его динамики в анимационном фильме. Эти принципы, безусловно, имеют гораздо более широкое применение, чем область анимационного кино. Основанные на общих законах восприятия визуальной информации они обеспечивают наилучший режим восприятия. Фильмы построенные в соответствии с этими принципами, удобно и комфортно смотреть. Их успех как бы предопределен. Расчет времени — определение интервала между действиями для подчеркивания веса, размера и характера персонажа.Английское слово «timing» не имеет прямого аналога в русском языке. Оно может означать темпо-ритм, синхронизацию, хронометраж. В контексте его следует понимать как расчет движения во времени и пространстве Понятия
Идея фильма должна сразу доходить до зрителя. Здесь невозможно перевернуть обратно страницы, перечитать пропущенное. Два фактора определяют «читабельность» идеи:
Тайминг имеет два аспекта:
При работе с неодушевленными предметами задачи непосредственно связаны с динамикой. Сколько времени нужно для захлопывания двери? Как быстро пролетят облака? За какое время паровой каток, потерявший управление, прошибет кирпичную стену? С живыми персонажами возникают те же задачи, поскольку они также обладают весом и подвержены действию внешних сил. Но вдобавок к этому им нужно дать время на мыслительную работу, если вы хотите изобразить их на экране живыми. Персонаж должен продумать ситуацию, принять решение, а уж после этого придет в движение под воздействием собственной воли и мускулов. Число фаз, использованных для любого движения, определяет то время, которое данное действие займет на экране. Расчет интервалов времени, с помощью которого выбирается скорость движения,очень важен, так как он придает смысл движению. Выбором скорости действия определяется, насколько идея, заложенная в действии, будет понята зрителем. При расчете времени учитывается вес и размер объекта, а также его внутреннее состояние. Верный расчет времени — ключевой момент для восприятия экранных образов зрителем. Важно задать достаточно времени, чтобы подготовить зрителя к ожиданию действия, самому действию и реакции на действие. Если выделяется слишком много времени, то внимание зрителя рассеивается. Если времени мало, действие может закончиться, прежде чем зритель его заметит, и смысл действия будет утрачен. При ускорении движения очень важно быть уверенным в том, что зритель сможет уследить за происходящим. Действие не должно быть настолько быстрым, чтобы остаться за порогом осознания его зрителем. Более, чем другие принципы, расчет времени задает вес и размер объекта. Два объекта, одинаковые по размеру и форме, могут казаться разными по весу, если менять хронометраж их движения. Манера поведения объекта на экране, ощущение его веса целиком зависят не от прорисовки отдельных фаз, а от тайминга промежутков между ними. Не слишком важно, как изображено пушечное ядро. Оно все равно не будет похоже на пушечное ядро, если не будет вести себя в соответствии с присущим ему весом и инерционностью. То же самое верно для любого объекта и персонажа. Эмоциональное состояние персонажа также больше определяется его движениями, чем внешностью. А изменение скорости движения может показывать, что персонаж утомлен, возбужден, нервничает или отдыхает. Старейшие аниматоры Уолта Диснея Томас Фрэнк и Олли Джонстон приводят пример того, как изменение продолжительности одного и того же действия меняет его значение. Всего лишь два рисунка головы, первый — изображающий наклон головы к левому плечу, а второй — к правому, могут передавать огромное количество разных состояний, полностью зависящих от того, какая продолжительность движения была использована. Каждая промежуточная фаза, добавленная между крайними положениями, придает действию новый смысл:
Пространственное распределение фаз (общие замечания)Когда физическое тело, находящееся в статике, перемещается из одной точки в другую и снова останавливается, оно, согласно естественным законам, начинает с медленного движения и заканчивает постепенным замедлением, достигая максимального темпа в средней части дистанции (рис. А). В деталях можно по-всякому варьировать, но общий принцип именно таков. 
В компьютерных играх достаточно часты случаи неудачного или неумелого тайминга. В различных играх со схватками посылаемые в нокаут персонажи, падая на землю, или сразу как бы прилипают к земле, или наоборот, подпрыгивают, словно резиновые. Порой неправильный тайминг приводит к тому, что у шагающего персонажа наблюдается проскальзывание ног при ходьбе. В анимации это происходит при несоответствии скорости протяжки панорамы и скорости движения персонажа. Такая ошибка особенно бросается в глаза, когда остановившийся персонаж по-прежнему продолжает шагать. Иногда встречается другая крайность: остановившийся персонаж скользит, смещаясь параллельно самому себе, не переступая ногами — т.е. не шагая. Досадны моменты неточного сведения персонажа и фона. Такие моменты сразу уничтожают иллюзию правдоподобия и ставят играющего перед фактом обостренной условности происходящего. Рекомендуемые тестовые задания Качание на качелях стоя, сидя. Прыжки на месте. Прыжки через премет. 2. Сжатие и растяжение — одно из самых важных открытий Диснея. Тем не менее оно практически не используется художниками аниматорами, создающими современные компьютерные игры. Cyть состоит в том, что живое тело при каждом шаге, как и при любом движении, то сжимается, то pacтягивается, то расширяется, то удлиняется вновь. Абрис такого персонажа постоянно «дышит» и это дыхание создает ощущение одушевленности, как взаимосвязанности всех частей персонажа. Присевшая фигура сжимается — в противоположность вытянутой фигуре в прыжке или в броске. Точно так же утолщается, благодаря напряженному бицепсу, согнутая рука, и становится тоньше, и на вид — длиннее, при распрямлении. Даже лицо, когда персонаж разговаривает, улыбается или просто меняет выражение, воспринимается живым, только если одновременно, скажем, с движением губ меняется также и форма щек, глаз, подбородка и даже ушей. Аниматоры Диснея использовали для достижения этого эффекта две оси — горизонталь и вертикаль. Наиболее важное правило при этом — неизменность общего объема персонажа. Вертикальная растяжка компенсируется горизонтальным сплющиванием, и наоборот. Персонаж уподобляется мешку с мукой: как его ни бросай, количество муки в нем остается постоянным. Такому мешку уподобляются все без исключения диснеевские персонажи. Их тела постоянно «дышат», пульсируют, по их абрисам постоянно проходят плавные волны. Без сжатия и растяжения тело персонажа как бы каменеет. Эту неестественную застылость можно ощутить в эпизодах схваток противников в компьютерных играх типа «fighter» («Mortal Combat» etc.), когда тело побежденного персонажа, сохраняя неизменный абрис, описывает в воздухе дугу и падает на землю, не испытывая при этом никаких деформаций. 3. Подготовка, или отказное движение. Перед тем, как сделать любое резкое движение или физическое действие, человеку обычно необходима предварительная подготовка — как бы упреждение действия. Например, перед прыжком вверх приседают, перед прыжком в длину отходят назад, для броска руку с камнем отводят в направлении, противоположном будущему полету камня, перед ударом по мячу ногу отводят назад. Тем самым создается мощное инерционное движение, которое обеспечивает силу для броска, толчка, удара. Такое подготовительное движение всегда совершается в направлении, противоположном задуманному, поэтому его называют отказным движением: персонаж как бы сначала отказывается от своего намерения, чтобы тем вернее его осуществить.
Принцип отказного движения действует также и в области человеческой психики. Очень часто для того, чтобы принять, например, новую идею, ее для начала необходимо орошенько «обругать», выявив таким образом ее недостатки. Принятию предшествует отрицание, положительным эмоциям — отрицательные, душевному подъему — спад и т. д. Этот общий принцип отказного движения распространяется в диснеевской анимации на все без исключения действия персонажа и называется также упреждением. Зритель должен быть подготовлен к каждому последующему движению персонажа и ожидать его еще до того, как оно произойдет. Это достигается упреждением каждого основного движения особым жестом или движением, которое настраивает зрителя на то, что должно произойти. Отсутствие упреждения в компьютерных играх приводит к тому, что действия персонажа распадаются на ряд отдельных движений, их не соединяет ощущение единого инерционного потока, создающего непрерывность восприятия. А возникающее ощущение дискретности движений персонажа резко обостряет его условность  .  6. Сквозное движение и и захлест действия используются для придания движению большей естественности, пластичности и непрерывности. Движение никогда не должно полностью прекращаться до того, как начнется следующее движение. Сквозное движение и захлест обеспечивают непрерывность хода повествования и согласованность отдельных эпизодов. Доводка предполагает постепенное, неодновременное начало или прекращение движения различных частей тела персонажа в зависимости от их инерционности. Захлест означает взаимоналожение движений или действий, их пересечение, при котором одно действие постепенно переходит в следующее. Аниматоры Диснея различали пять основных градаций доводки и захлеста:
Сколько времени держать статику?Вопрос о продолжительности статики распадается на два подвопроса:
Относительно неодушевленных предметов первый вопрос будет решаться в зависимости от того, находится ли объект в данный момент в устойчивом равновесии. Это относится, впрочем, и к живым существам. Если персонаж принял удобную, хорошо смотрящуюся позу, он может в ней оставаться бесконечно. Иногда, наоборот, для усиления комического (или драматического) эффекта фигуру останавливают в неуравновешенном состоянии, но это исключение, которое подтверждает правило. Рисунок, предназначенный для статики, делается обычно с большей тщательностью, чем остальные фазы. Его можно использовать в целях рекламы или вставить в рамку и повесить на стене. В статике фигура композиционно сбалансирована, ее можно долго разглядывать.
Все эти типы доводки и захлеста практически не используются в компьютерных играх — возможно, вследствие нехватки достаточной виртуозности, требуемой в этом случае от художника, который становится здесь также и драматургом, и режиссером. Рекомендуемые тестовые задания Перышко развивается на ветру. Удар кулаком во что-нибудь. Персонаж садится на стул в котором торчит гвоздь, его реакция 4. Сценичность — наиболее общий принцип, восходящий к истории театра. Сценичное действие всегда рассчитано на внешнего наблюдателя, на следящего за происходящим зрителя. Поэтому оно стремится к тому, чтобы все было предельно ясно, понятно, и узнаваемо. Выражение лица сценично, если оно хорошо читаемо, настроение персонажа сценично, если оно воздействует на зрителя. Характер персонажа должен быть узнаваемым, детали — хорошо заметными, реплики — разборчивыми, текст — доходчивым и т. д. Движение персонажа не должно скрадываться одеждами, смазываться неверным выбором угла зрения, или оттесняться на второй план чем-то другим. Сценичность особенно важна в компьютерной игре, поскольку сама ее суть предполагает непрерывное слежение игрока за тем, что происходит на экране. Экран здесь — сцена действия. Она должна быть легко обозрима и понятна в своей архитектуре, а само течение игры не должно нарушать эту «обозримость». Иногда сценически выстроить движение можно с помощью одного силуэта. Например, если грудь и рука персонажа одного цвета, то рука на груди просто теряется, лишаясь выразительности. Точно так же светлые плечи, поднятые на фоне светлой части головы, свели бы на нет жест пожимания плечами. Дисней в этом случае говорил своим аниматорам: «Работайте в силуэте, чтобы все было ясно видно. Не допускайте, чтобы рука заходила на лицо и не было видно, что с ним происходит». 5. Компоновки и фазованное движение. Один из аниматоров Диснея утверждает, что работа компоновками была изобретена на студии Диснея. До этого аниматор просто фазовал «прямо вперед», начиная с первого движения персонажа в сцене, оследовательно делая рисунок за рисунком, что-то придумывая по мере родвижения, пока не закончит сцену. Аниматору в этом случае известна сюжетная линия, но он не слишком ясно представляет себе, как все это будет выглядеть конкретно. И рисунки, и само действие приобретают при этом способе анимации, импровизационный характер, поскольку в течение всей работы сохраняется элемент неожиданности и новизны. При работе с компоновками аниматор заранее продумывает, планирует, размечает действие и делает ключевые, наиболее выразительные и сложные фазы движения — компоновки. После этого сцена передается ассистенту для прорисовки промежуточных, более простых в исполнении фаз. Впоследствии такая оценка воспринимается легко, она «срабатывает» поскольку все взаимосвязи и соотношения просчитаны прежде, чем аниматор с головой уйдет в работу. 0сновное внимание уделяется отработке самих компоновок и расчету времени движения. При работе с компоновками достигается ясность действия и его напряженность, а при фaзoвaннoм движении — большая спонтанность, эскизность, легкость Часто последний подход более эффективен, чем cлишкoм тщательное планирование, поскольку вносит элемент неожиданности. Сейчас кажется, что художник-разработчик компьютерных игр «обречен» на работу с компоновками, поскольку это едва ли не единственное, что остается на его долю, — ведь темп игры, а часто и характер движений, и последовательность задает играющий. Однако рано или поздно персонажи игр начнут обретать индивидуальные характеры: свою особую и ни на что не похожую походку, характерные жесты, движения и даже привычки. И тогда вместо набора тщательно рассчитанных компоновок как раз и потребуется та легкость, эскизность и импровизационность образа, которые возникают при фазовке «прямо вперед». 6.Смягчение начала и завершения движения. При разработке компоновок аниматор добивается их максимальной выразительности и, естественно, хочет сконцентрировать на них внимание зрителя. Для этого движение рассчитывается таким образом, от одной компоновки к другой, чтобы основная часть времени пришлась на демонстрацию компоновок. При этом персонаж «промелькивает» от одной компоновки к другой, задерживаясь в них. Такой характер движения и получил название "slow in" и "slow out", поскольку при этом промежуточные фазы группируются вокруг компоновок, как бы смягчая, замедляя скорость движений персонажа. 3D ANIMATIONKyle Clark Подходы художников к анимации разнообразны примерно на столько, на сколько разнообразны личности самих художников. Послойный Метод (иерархии)Метод слоев популярен среди многих аниматоров в индустрии компьютерной графики. Он зародился в первые годы компании Pixar при создании революционного короткометражного фильма Luxo Jr. (см. рис. 5.1.). John Lasseter и его студия изобрели процедуру, которая позволила сделать цифровую анимацию более эффективной, эффектной и гибкой в редактировании. Его статья «Принципы традиционной анимации в применении к компьютерной 3D анимации» открыла другим художникам глаза на то, как традиционно обученный аниматор может применить свои знания к новым инструментам. Этот метод получил широкую поддержку и дал толчок аниматорам к тому, что бы по новому взглянуть на работу с кадром. Художники приняли этот подход, но подогнали его под свой индивидуальный стиль работы. Послойный Метод лучше всего применим в иерархических моделях. Большинство 3D моделей персонажей используют иерархическую систему костей. У скелета есть Root, за который можно перемещать все тело целиком, и несколько контроллеров, которые управляют разными частями тела (более точное описание этой системы - в главе 4, "Tools of the Trade"). Такая форма организации скелета позволяет вам выборочно двигать только те части тела, которые нужно, и затрагивать другие. Преимущество такого построения в том, что вы можете изолированно работать с главными объектами анимации, не вовлекаясь в работу над мелкими деталями. Хитрость Послойного Метода состоит в том, чтобы работать с частями тела - от основных к второстепенным. Большинство постановочных решений, тайминг и эмоции могут быть найдены с помощью лишь нескольких правильно поставленных ключей. Пользуясь этим методом, вам следует начать с создания крупных движений и только потом приступать к деталям. Нет никакого смысла трудиться над хитрым движением запястий, если вам еще придется меняться тайминг бедер.
Метод Последовательных ПозМетод последовательных поз восходит ко времени начала работы Диснея. В те годы аниматоры использовали этот подход как один из всего двух возможных при создании движения. Аниматоры концентрировались на создании главных выразительных поз или т.н. крайних. Эти ключевые позы и формировали основу сцены. Они тщательно оценивали, какие рисунки лучше всего передают действие или эмоцию персонажа. Затем к этим рисункам прикладывался тайминг, и их передавили другому художнику для заполнения промежутков между крайними. Его работа заключалась в том, чтобы соединить рисунки аниматора и придать персонажу текучесть и непрерывность в перемещении по экрану. Этот метод действительно был чрезвычайно эффективен, и все еще является основным в среде 2D
Метод сквозной анимацииСквозная анимация – второй из методов анимации Диснея. Его название – говорит о сути метода. Вы начинаете с первого рисунка в сцене и переходите к следующему, и так пока не закончите движение в сцене. Вы знаете, какое действие необходимо для создания эффектного кадра, и вы движетесь вперед, пока не создадите его целиком. Часто выходит что-то симпатичное. Движения выглядят спонтанными, чего не может быть при методе последовательных поз.
Рекомендуемые тестовые задания Циклы ходьбы, бега. Опыт трехмесячного курса анимации студии Леста Уроки и тестовые задания. Использовались следующие материалыТайминг в анимации. Джон Халас «12 принципов анимации по Диснею» The Illusion of Life: Disney Animation Frank Thomas & Ollie Johnston (Hyperion, 1995) Подходы к анимации Kyke Clark Перевод О Соколова, Creat Studio. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Законы Ньютона в литературе”, “Законы Ньютона в природе и технике”, портрет Ньютона |  | 1. Законы Ньютона Вселенной. Они позволяют объяснить и даже предсказать многие явления. Так, опираясь только на фундаментальные законы классической... |
| Законы Ньютона и законы сохранения, законы статики и динамики, элементы... Целью дисциплины является освоение методов расчёта и конструирования наиболее распространённых /типовых/элементов и их соединений,... | | Конспект урока физики в 9 классе по теме "Законы Ньютона" Цель урока: закрепить основные понятия, рассматриваемые в законах механики Ньютона |
| Законы Ньютона и законы сохранения вещества и энергии, термодинамику и кинетику процессов Направление подготовки 241000 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии | | Конспект урока по Физике в 9 классе На тему: «Для чего нужны законы Ньютона?» Муниципальное общеобразовательное учреждение основная общеобразовательная школа №43 |
| Тема урока: «Второй закон Ньютона» Обучающие: обеспечить в ходе урока усвоение следующих основных понятий как взаимодействие тел, третий закон Ньютона; а также научных... | | Тезисы к уроку физики в 9 классе по теме: «Искусственные спутники Земли» Место урока: Тема Законы Ньютона. Урок проводится после темы «Закон всемирного тяготения» |
| Тема учебного занятия: Первый закон Ньютона Цели и задачи учебного занятия: раскрыть суть инерциального движения, как инерциального; углубить понятие материальной точки; ввести... | | Урок-зачет по теме "Законы Ньютона" базовый курс. 10 й класс Физика. 10 класс: дидактические материалы. А. Е. Марон, Е. А. Марон. М.: Дрофа,2005 |
| Закон всемирного тяготения 1 Из второго закона Ньютона: a = F/m;... | | Контрольная работа №2 «Механические колебания и волны. Звук» «Законы Ньютона. Закон всемирного тяготения. Движение тела по окружности. Импульс тела. Закон сохранения импульса.» |
| Элективный курс по физике «Многообразный мир движения» Эти законы таковы, что им подчиняются все без исключения тела, где бы они не находились, когда бы не наблюдались и каким бы изменениям... | | Конспект урока. Третий закон Ньютона Цель урока: восприятие учащимися... Обучающие: обеспечить в ходе урока усвоение следующих основных понятий как взаимодействие тел, третий закон Ньютона; а также научных... |
| Занятие №1. Механическое движение и его относительность. Законы Ньютона.... Ходьба с разными движениями на носках – руки за головой, на пятках – руки за спиной, в полуприсед – руки перед собой, с пятки на... | | «БиномНьютон а» Работу ученик 11 класса «А» Зыбко Иван Задачи, сводящиеся к использованию формулы бинома Ньютона (нестандартные задачи по теме «Бином Ньютона») |
