Jednou hezký úsměv, dvakrát smutný pláč

Digitální animace tváří postav Animace tváře je asi stejně obsáhlým a zajímavým tématem jako animace celé posta...


Digitální animace tváří postav
Animace tváře je asi stejně obsáhlým a zajímavým tématem jako animace celé
postavy. To je důvod, proč se jí v následujícím textu budeme podrobněji zabývat.
Průkopnické práce na toto téma publikoval v 70. letech Frederic I. Parke. V
polovině 80. let k nim Keith Waters přidal svůj svalový model a o animaci tváře
začal vzrůstat zájem. Parke a Waters spolu poté napsali knihu Počítačová
animace tváře (Computer Facial Animation), se kterou se možná na své cestě za
živými digitálními bytostmi setkáte. Tolik z historie a teď se na celou věc
podívejme raději prakticky. Připravte si rychlý počítač, software za 10 000
dolarů a zrcátko, začínáme!
Je známým faktem, že v počítačové animaci postav je nutné překonat nejrůznější
technické obtíže. Je to jedna z nejnáročnějších disciplín, vyžadující delší
studium a zkušenosti. Samozřejmě, že kdo ovládne špičkové 3D programy a zvládne
složité sestavení postavy (character setup), může být ve světových grafických a
televizních studiích dobře zaplacen.
Ještě mnohem těžší je ale dosáhnout dokonalosti v něčem, co se dá popsat velmi
nesnadno. Jsou to jemné detaily animace, které dávají postavě život. Oko mrkne
v pravou chvíli, hlava se lehce pohybuje... Právě to je skutečné umění.
Vyjádřit postavou emoce, náladu, nejaké sdělení.
Stavba tváře
Začneme-li od začátku, zjistíme, že tvář tvoří více než 26 svalů, z čehož asi
polovina vytváří emocionální výrazy a řeč. Už jenom z toho je jasné, jak
složitá animace nás čeká. S každým fonémem, což je základní zvukový tvar, z
nichž se skládá řeč (skupiny fonémů tvoří slova a věty), souvisí určitý výraz
tváře. Přidat potom můžeme další výrazy, jako smích, hněv, údiv apod.
I když je jejich množství prakticky nekonečné, můžeme najít přístupy, které
úspěšně používají kombinaci např. 8 různých tvarů úst k vyjádření všech
základních fonémů řeči. A můžeme si říci hned na rovinu, že pro každý z těchto
výrazů budeme potřebovat hlavu s daným tvarem tváře.
Modelování
K tomu, jak vymodelovat lidskou hlavu, existuje mnoho přístupů. Většina z nich
je orientována na specifický cíl, kterým může být jednodušší postup modelování,
snadnější animace nebo lepší texturování.
Ještě než začnete, je dobré dopředu vědět, co budete animovat, mít k dispozici
scénář a případně si scénu nahrát s hercem na videozáznam. Jestliže má postava
jenom mrknout, dá se to udělat jednoduše a velké množství hlav není nutné,
jindy jich budete potřebovat i více jak 20.
Bohužel, žádné rychlé a snadné řešení, jak vymodelovat 20 různých výrazů, asi
neexistuje. Je to složité a hlavně časově náročné. Pomocí zrcátka studujte
vlastní tvář a sledujte, které svaly způsobují pohyb. Nejvíce křivek, resp.
bodů, bude potřeba uprostřed tváře, hlavně okolo úst. Někdo dává přednost
bezešvým polygonům, někomu pro organické modelování lépe vyhovují NURBS, u
nichž sice nastává problém s hladkým spojením jednotlivých plátů, ale při
detailním záběru vypadají mnohem dokonaleji.
Můžete také přijít se sadou tváří z 3D scanneru. I ty je možné použít, jestliže
software umí pracovat s různým počtem bodů u základního a cílových tvarů.
Problém může nastat v případě, že naskenované tváře mají každá zcela jinou
topologii, např. pořadí bodů. Deformace při animování pak probíhá zcela jinak,
než byste chtěli.
Animace
Animované oblasti na hlavě se dají rozdělit na pět skupin. Jsou jimi obočí,
oči, nos, ústa a dolní čelist. Obočí při pohybu vytváří vrásky na čele a na
nose. Pohyby čelisti zajistí většinou použití kosti. Ústa mají ze všech částí
největší flexibilitu a mohou nabývat největšího množství výrazů.
Ideou animační techniky, která se používá na výrazy tváře, je kombinování
několika základních tvarů geometrie obličeje podle váhy, kterou různým tvarům
dáme.
Máme nějaký původní tvar (base object) a několik cílových výrazů (target
shapes) a jejich kombinace nám dává nějaký mezitvar, který vidíme (blend
shape). Nástroje pro shape shifting nebo shape blending, jak se tato technika
nazývá, většinou vytvoří okno s posuvníky pro každý z tvarů hlavy, podobné
mixážnímu pultu. Nastavením jejich polohy docílíme potřebného výrazu. Software
tak pro každý cílový tvar zaznamenává pouze jeden animovatelný atribut, kterým
je síla vlivu na výsledný výraz.
Navíc ještě budeme animovat pohyby očí, víček a obočí. Oči by se měly pohybovat
realisticky, obě se většinou dívají stejným směrem. Tomu může pomoci jejich
připoutání (constraint) na nějaký bod ve scéně. Všimněte si také, jak lidé
někdy mrknou na konci věty, ale nikdy nemrkají, když říkají něco důležitého.
Nervózní nebo agresivní lidé budou mrkat mnohem častěji apod.
Jestliže máme hotové a fungující sestavení tváře, můžeme začít s vlastní
animací. Nejlépe tím, že nejdříve nahrajeme hlasový záznam. Výběr hlasu je
velice důležitý, protože hlas dává postavičce charakter. Herec, který jej
mluví, musí postavu dobře znát a vědět, jak se v které situaci bude chovat.
Kromě tváře jsou nejvýznamnější částí těla, kterou používáme k vyjadřování,
také ruce. Animování emocí tedy bude nevýrazné, když se omezí pouze na řeč a
grimasy a nebude kombinováno s gesty a odpovídajícím držením těla. Svěšená
ramena patří k vyjádření smutku stejně jako sklopené oči, napětí se také
projevuje v držení těla, vše spolu úzce souvisí. Např. když člověk zaslechne
nějaký zvuk, první se pohnou oči, následuje otočení hlavy, pak se přidají
ramena a nakonec celé tělo.
Nakonec jedna zásada. Tvář se musí neustále hýbat. Dýchá, polyká, nesmí se ani
na chvilku zastavit, se strnulým výrazem postavička vypadá jako mrtvá.
Záznam pohybu
Z klasických metod motion capture, které mohou být založeny na magnetickém nebo
optickém principu, připadá v úvahu jenom optická metoda. Těžko bychom na
obličej umístili několik magnetických čidel. Bude se tedy snímat několik
lesklých terčíků pomocí optického systému, většinou upevněného přímo na hlavě,
aby se pohyboval zároveň s ní. Data se potom přenášejí do animačního systému,
kde řídí deformace shape blendingu.
Další, v dnešní době velmi progresivní metodou, je analýza pohybu z
videozáznamu. Se živým hercem se scéna nahraje na video a pomocí analýzy obrazu
jsou pohybová data přenesena na 3D model, který realisticky imituje herce.
Oproti manuální animaci, která může trvat několik dní, se proces může zkrátit
na pár hodin.
Celou skupinou animačních technik je tzv. performance animation, což znamená,
že se všechno nahrává s herci naživo a dá se použít také pro produkci v reálném
čase. Ovládací prvky jednotlivých výrazů a dalších událostí (vyboulení očí
apod.) v animačním programu se např. pomocí MIDI propojí s nejrůznějšími
externími zařízeními, plnými skutečných táhel a knoflíků, které ovládá zkušený
operátor. Jeho pohyby se tak přenášejí na digitální loutku.
I pro krátkou animovanou sekvenci musí být vytvořeno a zkoordinováno často až
několik desítek parametrů. Výraz tváře se musí rozehrát velmi pozorně, protože
většinou jde o přesné načasování. Třeba pro znázornění překvapení musí mít jeho
náběh a trvání správnou délku, jinak bude pohyb vypadat jako líné zívnutí.
Další přístupy k animaci
Jak jsme se již dozvěděli, existuje mnoho přístupů k animaci tváře. U metody
klíčových snímků (tj. i shape blending) jsou tvary plně specifikovány ve dvou
okamžicích, a interpolační algoritmus generuje všechny potřebné mezisnímky.
Každý cílový tvar ale znamená složité modelování, takže jak se počet výrazů
zvyšuje, stává se tato metoda trochu nepraktickou. Podívejme se tedy i na jiné
přístupy, i když je zde možné podotknout, že v běžné produkci se příliš
nepoužívají.
Parametrické modely
Na tvaru tváře je identifikováno několik parametrů, které popisují její
vlastnosti a zároveň určují podobu. Jaké parametry vybrat do jednoduchého
modelu tváře zatím není jednoznačně vyřešeno. Je ovšem známo, že největší
důležitost při animaci mají oči a ústa, takže se většina parametrů vztahuje k
těmto oblastem.
Svalové modely
Ačkoli popsaná blend shape animace vychází při modelování hlavy z anatomické
stavby obličeje, model si funkci svalů, podle kterých byl vytvořen,
nezachovává. Je to jen prázdná skořápka určitého geometrického tvaru.
Detailní anatomie hlavy je složitá sestava kostí, svalů, žil, nervů, tukových
polštářků, vaziva, vlasů apod. Na této anatomické úrovni ale dodnes žádná
animace tváře není vyvinuta. Složitost a mechanické vlastnosti se ovšem dají
redukovat na přijatelnou míru a lze též sestavit jednoduchý animovatelný model.
Záleží jen na vás, jakou metodu pro své figury zvolíte. Snad se nám podařilo
vás přesvědčit, že je problematika animace tváře skutečně velmi zajímavá.
0 1269 / pen
Synchronizace řeči
Synchronizace mezi kreslenými obrázky a hlasovým záznamem je v tradiční animaci
obvykle dosahována zdlouhavým procesem. Čtením záznamu se hledá časové umístění
snímků, na kterých dochází k nějaké důležité události. Takové čtení dříve
probíhalo tak, že se zvuk magneticky nahrál na filmový pás a jeho posunováním
tam a zpět pod magnetickou čtecí hlavou se nacházely příslušné okamžiky změny.
Dnes je asi lepší využít digitální podoby záznamu v nějakém zvukovém editoru.
Poté jsou rozkresleny klíčové snímky s odpovídajícím tvarem úst a výrazem.
Dnes, při práci s počítačem, máme i zcela automatické metody, díky nimž není
potřeba ručně animovat téměř nic. Jedná se většinou o přídavné moduly k
animačním programům, které pracují na principu rozpoznávání fonémů ze
zaznamenaného zvuku a podle nich mění tvar úst. Ústa se na modelu vyznačí např.
nějakým deformačním objektem. Jak bude potom animace vypadat, záleží na tom,
kolik za takový software zaplatíte. Musíte ale počítat s tím, že ne vždy
dosáhnete zcela věrohodných výsledků. Profesionální produkce jde trochu jiným
směrem, a tím jsou nejrůznější způsoby záznamu pohybu.
Zajímavé webové adresy
Face Tracker www.x-ist.de
Artiface www.techimage.co.il
Famous www.famoustech.com
Kaydara FilmBox www.kaydara.com









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.