12 принципов анимации — набор основных принципов мультипликации, предложенных аниматорами студии Дисней Олли Джонстоном и Фрэнком Томасом в их совместной работе «Иллюзия жизни: анимация Диснея». Данные принципы основаны на многолетнем опыте работы художников-мультипликаторов студии Уолта Диснея, которые, начиная с 1930 года, разрабатывали методы для получения более выразительной анимации.
Основной идеей принципов является создание иллюзии соблюдения основных законов физики, однако они рассматривают и более абстрактные вопросы, такие как эмоциональность и привлекательность персонажей.
Хотя первоначально принципы предназначались для традиционной, рисованной мультипликации, они вполне актуальны и для компьютерной анимации.
12 принципов[править | править код]
Рисунок B демонстрирует первый принцип: мяч деформируется во время полёта и во время удара о твёрдую поверхность, что даёт зрителю представление о силе, которая к нему приложена, и о материале, из которого он сделан. Напротив, анимация рисунка А напрочь лишена динамики
Принцип 1. Сжатие и растяжение[править | править код]
Сжатие и растяжение (англ. Squash and stretch) — важнейший принцип, его задачей является создание иллюзии веса и эластичности формы анимируемых объектов. Он может быть применён как к простым объектам (прыгающий мяч), так и к более сложным конструкциям, например мускулатуре человеческого лица. Взятая в крайней точке, сжатая и растянутая в преувеличенной степени фигура может дать выразительный комический эффект. В реалистичной мультипликации, однако, наиболее важным аспектом этого принципа является то, что объём объекта не изменится, если меняется его форма. Если длина мяча растянута по вертикали, то ширина (и глубина в трёхмерном изображении) должна соответствующе сокращаться горизонтально.
Принцип 2. Подготовка, или упреждение[править | править код]
Подготовительное действие (англ. anticipation) способствует восприятию движения как более реалистического, так как визуализирует предваряющую его фазу: танцор перед прыжком сгибает колени; игрок в гольф перед ударом делает замах клюшкой, футбольный судья перед свистком набирает в грудь воздух. Этот метод может наполняться не только физическим содержанием: например, взгляд персонажа за пределы экрана может свидетельствовать о том, что ожидается чье-то появление; фокусировка на объекте может говорить о том, что собирается его взять. Особый эффект неожиданности возникает, если упреждающее действие отсутствует. В результате зритель получает ощущение разрядки напряжения, что может добавить в действие комедийный момент. Этот эффект часто обозначается «шутка-сюрприз».
Упреждение как приём представляет серьёзную проблему для дизайна мультипликационных прыжков в видеоиграх, так как упреждение происходит по эту сторону экрана: игрок переносит палец на кнопку, готовится нажать и нажимает, а его заэкранное воплощение должно прыгнуть мгновенно, как только нажатие будет зарегистрировано[1]. Чаще всего протагониста анимируют по первому принципу: в момент прыжка он растягивается. Исключения редки: первый Prince of Persia приседает, прежде чем прыгнуть. Аналогично оправдана дёрганая мультипликация переключения передач в гонках: когда нажатие регистрируется, рука реального симрейсера уже на рычаге, рука виртуального гонщика — ещё нет.
В японской мультипликации упреждающие движения исключают или минимизируют, по канонам восточных единоборств, где ключ к победе — стремительность и неожиданность[2].
Принцип 3. Сценичность (постоянный учёт того, как видит образ зритель)[править | править код]
Этот принцип сродни постановке в театре или кино. Его целью является привлечение внимания публики и пояснение[3], что имеет самое большее значение в сцене, что происходит, и что должно произойти. Джонстон и Томас определили его как «абсолютно ясную и безошибочную подачу мысли», независимо от того, заключается ли мысль в действии, личности, выражении или настроении. Такая ясность может быть достигнута различными средствами, такими как размещение символов в кадре, использование света и тени, угол и положение камеры. Суть этого принципа заключается в поддержании внимания на том, что важно, и избегании излишней детализации.
Принцип 4. Использование компоновок и прямого фазованного движения[править | править код]
Пример простого фазованного движения
Это два различных подхода к процессу рисования. Первые художники-мультипликаторы просто фазовали движение «прямо вперёд» начиная с первого движения персонажа в сцене, последовательно делая рисунок за рисунком, что-то придумывая по мере продвижения. Второй подход — использование компоновок: сначала создаются ключевые кадры, а затем заполняются интервалы между ними. Прямая фазовка создаёт более плавную, динамическую иллюзию движения, и лучше подходит для анимации огня, воды и текучих предметов. С другой стороны этим методом трудно сохранять пропорции, а также создавать точные, убедительные позы. Использование компоновок работает лучше для драматических или эмоциональных сцен, где композиция и отношение к окружающей среде имеет большее значение. Часто эти методы комбинируются.
Компьютерная анимация устранила проблемы, связанные с сохранением пропорций при «использовании компоновок», однако «фазованное движение» по-прежнему используется для компьютерной анимации из-за преимуществ, которые она приносит в композицию. Использование компьютерных технологий заметно облегчило этот метод, поскольку заполнение пробелов между основными кадрами стало автоматическим. Однако все ещё важно наблюдать и контролировать процесс в соотношении с основными принципами.
Принцип 5. Сквозное движение (или доводка) и захлёст действия[править | править код]
Эти тесно связанные техники помогают сделать движение более реалистичным, и создают впечатление, что персонажи подчиняются законам физики. «Сквозное движение» означает, что отдельные части тела будут продолжать движение после того, как персонаж остановился. «Захлест действия» показывает тенденцию частей тела двигаться с различной скоростью (рука и голова при резкой остановке идущего остановятся с разной скоростью). Третьей техникой является «перетаскивание», где при начале движения персонажа некоторые его части движутся чуть медленнее и как бы «догоняют» его. Эти части могут быть неодушевлёнными предметами, такими как одежда или антенна автомобиля, или частями тела, например оружие или волосы. В человеческом теле движение как правило начинается с туловища, а конечности и голова повторяют и развивают его вектор. Части тела с большим количеством тканей, таких как большие животы и грудь, или дряблая кожа на собаке, более склонны к самостоятельному движению, чем части тела, обладающие костями. Опять же, преувеличенное использование техники может произвести комический эффект, а более реалистичная мультипликация должна рассчитывать время точно для получения убедительного результата.
Томас и Джонстон также разработали принцип «движения стоя». Персонаж без движения может быть изображён абсолютно статично; это обычно делается для привлечения внимания к основному действию. Однако, по словам Томаса и Джонстона, это даёт тусклый и безжизненный результат, и этого следует избегать. Даже сидящий персонаж может показывать какое-то движение, например движение грудной клетки во время дыхания.
Принцип 6. Смягчение начала и завершения движения (спэйсинг)[править | править код]
Движениям человеческого тела и большинству других объектов нужно время, чтобы ускориться и замедлиться. По этой причине, мультипликация выглядит более реалистичной, если содержит больше рисунков в начале и конце действия, подчёркивающих крайние позы, и меньше в середине. Этот принцип касается как перемещения персонажей между крайними позами, такими как сидение и стояние, так и к движению неодушевлённых предметов.
Принцип 7. Дуги[править | править код]
Наиболее естественные движения имеют тенденцию следовать дуговой траектории, и мультипликация должна придерживаться этого принципа. Это может относиться к конечности, перемещаемой поворотом сустава, или брошенному объекту, движущемуся по параболической траектории. Исключением являются механические движения, обычно следующие по прямой.
Чем больше скорость или импульс предмета, тем более пологая получается дуга. В бейсболе удачно поданный мяч будет двигаться по более прямой траектории, чем слабый; хорошо разогнавшийся фигурист не способен на такие крутые повороты, как фигурист медленный.
Если объект движется не по своей естественной дуге, движение кажется надуманным и дёрганым. Поэтому при анимации (к примеру) указывающего пальца, художник-мультипликатор должен быть уверен, что все промежуточные кадры лежат на дуге от одного ключевого кадра к другому. В традиционной мультипликации для этого, как правило, рисуются вспомогательные дуговые линии, которые позже стираются.
Принцип 8. Дополнительное действие (выразительная деталь)[править | править код]
Основное движение: копыта. Дополнительное: голова, грива и хвост.
Добавление вторичных действий к основному действию придаёт сцене больше жизни, и может помочь поддержать основные действия. Идущий человек одновременно покачивает руками или держит их в карманах, он может говорить или свистеть, или выражать эмоции с помощью мимики. Важным моментом во вторичных действиях является то, что они подчеркивают, а не отвлекают внимание от основного действия. В противном случае эти действия лучше опустить. В случае с мимикой, во время резкого движения они скорее всего будут оставаться незамеченными. В таких случаях лучше включать их в начале и в конце движения, а не во время.
Принцип 9. Расчёт времени (хронометраж)[править | править код]
Расчёт времени относится к числу рисунков или кадров для каждого действия, что влияет на скорость их подачи на плёнку. На чисто физическом уровне, правильный расчёт времени делает объекты более реалистичными. Например, вес объекта решает, как он реагирует на импульс или толчок. Расчёт времени имеет решающее значение для создания настроения персонажа, эмоции и реакции. Он также может быть средством донесения аспектов характера героя.
Принцип 10. Преувеличение, утрирование[править | править код]
Преувеличение особенно полезно для мультипликации, так как идеальная имитация реальности может выглядеть статической и скучной в мультфильмах. Уровень преувеличения зависит от того, стремится ли художник выразить реализм или определённый стиль. Классическое понимание утрирования, принятое в «Диснее», подразумевало оставаться верным действительности, но преподносить её в более дикой, экстремальной форме. Другие формы преувеличения могут включать в себя сверхъестественные или сюрреалистические изменения в физических особенностях персонажа, или даже сюжете. Важно использовать определённый уровень ограничения при использовании утрирования; если сцена содержит несколько преувеличений, необходимо сохранять баланс между тем, как эти части соотносятся друг с другом, избегать смущения и путаницы на экране.
Принцип 11. «Цельный» (профессиональный) рисунок[править | править код]
Принцип цельности означает, что объект изображается с учётом его формы в трёхмерном пространстве и веса. Аниматор должен быть квалифицированным художником и понимать основы трёхмерного моделирования, анатомии, веса, баланса света и тени и т. д. Для классического аниматора это включает посещения художественных классов и зарисовки из реальной жизни. Одна вещь, о которой предостерегают Джонстон и Томас, это создание «близнецов» — персонажей, чьи левая и правая сторона выглядят зеркально правильными отражениями друг друга, выглядящих безжизненно. Современные аниматоры рисуют гораздо меньше, благодаря использованию компьютерных технологий, но их работа требует наличия общих представлений о классическом рисунке в дополнение к знаниям компьютерной анимации.
Принцип 12. Привлекательность[править | править код]
Привлекательность мультипликационного персонажа соответствует тому, что называется актёрской харизмой. Привлекательный персонаж не обязательно является положительным — злодеи и монстры также могут быть привлекательными — важно то, что зритель ощущает реальность и интересность персонажа. Есть несколько приёмов для налаживания отношения между зрителем и персонажем; для симпатичных персонажей симметричные или подчёркнуто детские лица как правило эффективны. Сложные для чтения лица также можно сделать привлекательными через выразительные позы или дизайн персонажей.
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Видеоуроки «12 принципов анимации» с русскими субтитрами
- Bancroft, Tom; Glen Keane. Creating Characters with Personality: For Film, TV, Animation, Video Games, and Graphic Novels (англ.). — Watson-Guptill (англ.)русск., 2006. — ISBN 978-0-8230-2349-3.
- Lasseter, John. Principles of Traditional Animation applied to 3D Computer Animation (англ.) // ACM Computer Graphics : journal. — 1987. — July (vol. 21, no. 4). — P. 35-44. — doi:10.1145/37402.37407. Архивировано 28 ноября 2011 года.
- Mattesi, Mike. Force: Dynamic Life Drawing for Animators, Second Edition (англ.). — Focal Press (англ.)русск., 2002. — ISBN 978-0-240-80845-1.
- Osipa, Jason. Stop Staring: Facial Modeling and Animation Done Right (англ.). — 2nd. — John Wiley & Sons, 2005. — ISBN 978-0-471-78920-8.
- Whitaker, Harold; John Halas. Timing for Animation (неопр.). — Focal Press (англ.)русск., 2002. — ISBN 978-0-240-51714-8.
- White, Tony. The Animator’s Workbook: Step-By-Step Techniques of Drawn Animation (англ.). — Watson-Guptill (англ.)русск., 1998. — ISBN 978-0-8230-0229-0.
- list of best animation books at Animation World Network.
- An in-depth tutorial by Alan Becker
Тема 2.2. Растяжение и сжатие
§1. Продольные силы в поперечных сечениях
Под растяжением (сжатием) понимают такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях стержня возникают только продольные силы N, а прочие силовые факторы (поперечные силы, крутящий и изгибающий моменты) равны нулю.
Это самый простой и часто встречающийся вид деформации. Обычно он наблюдается когда внешняя нагрузка действует вдоль продольной оси стержня. Продольной осью стержня называется линия, проходящая через центры тяжести поперечных сечений.
Обычным является растяжение стержня силами, приложенными к его концам. Передача усилий к стержню может быть осуществлена различными способами, как это показано на рис. 1.
Рис. 1. Растяжение стержня
Во всех случаях, однако, система внешних сил образует равнодействующую F, направленную вдоль оси стержня. Поэтому независимо от условий крепления растянутого стержня, расчетная схема в рассматриваемых случаях (рис. 1, а, б) оказывается единой (рис. 1, в) согласно принципу Сен — Венана.
Если воспользоваться методом сечений (рис. 2), то становится очевидным, что во всех поперечных сечениях стержня возникают нормальные силы Nz, равные силе F (рис. 2, б).
Сжатие отличается от растяжения, формально говоря, только знаком силы Nz. При растяжении нормальная сила Nz направлена от сечения (рис. 2, б), а при сжатии — к сечению.
Рис. 2. Нормальная сила N
Растягивающие продольные силы принято считать положительными (рис. 3, а), а сжимающие — отрицательными (рис. 3, б).
Рис. 3. Знак продольной силы N
При расчете стержней, испытывающий деформацию растяжения, на прочность и жесткость при статическом действии нагрузки, надо решить две основные задачи. Это определение напряжений (от Nz), возникающих в стержне, и нахождение линейных перемещений в зависимости от внешней нагрузки.
Продольные силы (Nz), возникающие в поперечных сечениях стержня, определяются по внешней нагрузке с помощью метода сечений.
График, показывающий изменение продольных сил по длине оси стержня, называется эпюрой продольных сил (эп. Nz). Он дает наглядное представление о законе изменения продольной силы.
Осью абсцисс служит ось стержня. Каждая ордината графика — продольная сила (в масштабе сил) в данном сечении стержня.
Эпюра позволяет определить, в каком сечении действует максимальное внутреннее усилие (например, найти Nmax при растяжении-сжатии). Сечение, где действует максимальное усилие будем называть опасным.
Перед построением эпюр необходимо освободить брус, в котором будем строить эпюры от опорных связей (выделить объект равновесия) и приложить к нему все действующие внешние силы (активные и реактивные). Затем необходимо установить границы участков, в пределах которых закон изменения внутренних сил постоянный. Границами таких участков являются сечения, где приложены сосредоточенные силы или начинается и кончается распределенная нагрузка, а также сечения, где имеется перелом стержня.
Применяя метод сечений и учитывая правила знаков изложенные выше, получаем уравнения изменения внутренних сил в пределах длины каждого участка бруса. Затем, используя, полученные зависимости строим графики (эпюры) этих усилий. Ординаты эпюр в определенном масштабе откладываем от базисной линии, которую проводим параллельно оси бруса.
На основании метода сечений продольная сила в произвольном поперечном сечении стержня численно равна алгебраической сумме проекций внешних сил, приложенных к стержню по одну сторону от рассматриваемого сечения, на его продольную ось.
Причем проекция внешней силы берется со знаком плюс, если сила растягивает часть стержня от точки ее приложения до рассматриваемого сечения и, наоборот, со знаком минус — если сжимает.
§2. Напряжение в поперечных сечениях стержня
При растяжении или сжатии осевыми силами стержней из однородного материала поперечные сечения, достаточно удаленные от точек приложения внешних сил ,остаются плоскими и перемещаются поступательно в направлении деформации. Это положение называют — гипотезой плоских сечений. На основании указанного можно заключить, что все точки какого-либо поперечного сечения стержня находятся в одинаковых условиях и, следовательно, напряжения распределяются по сечению равномерно. Эти напряжения перпендикулярны поперечному сечению, а значит, являются нормальными напряжениями. Их значения найдем, разделив продольную силу N на площадь А: σ=N/A
Продольная сила N с помощью метода сечений всегда может быть выражена через внешние силы. В формулe следует подставлять алгебраическое значение N т.е со знаком плюс в случае растяжения и со знаком минус в случае сжатия
§3. Расчеты на прочность и жесткость при растяжении-сжатии
Прочность стержня при осевом растяжении и сжатии обеспечена, если для каждого его поперечного сечения наибольшее расчетное (рабочее) напряжение σ не превосходит допускаемого [σ] : σ=N/A≤ [σ],
где N — абсолютное продольной силы в сечении;
А — площадь поперечного сечения;
[σ] — допускаемое напряжение пр растяжении или сжатии для материала стержня.
Данное выражение определяет условие прочности при растяжении или сжатии.
С помощью этой формулы решается три вида зада (выполняется три вида расчета):
1. Проверка прочности (проверочный расчет). При заданных продольной силы N и площади поперечного сечения А определяют рабочее (расчетное) напряжение и сравнивают его с допускаемым [σ].
Превышение рабочего (расчетного) напряжения не должно быть больше 5% , иначе прочность рассчитываемой детали считается недостаточной.
В случаях, когда рабочее напряжения значительно ниже допускаемых σ<<[σ], получаются неэкономичные конструкции чрезмерным необоснованным расходом материала. Такие решения являются нерациональными. Следует стремится к максимальному использованию прочности материала и снижения материалоемкости конструкций.
2. Подбор сечения (проектный расчет). Исходя из условия прочности можно определить необходимые размеры сечения, зная продольную силу N и допускаемое напряжение [σ]:
A≥N/[σ]
3. Определение допускаемой продольной силы. Допускаемое значение продольной силы в поперечном сечении стержня можно найти по формуле: [N]≤ [σ]·A
Значения допускаемых напряжение для некоторых материалов приведены в табл. 1.
Допускаемые напряжения назначаются на основе результатов механических испытаний образцов соответствующих материалов.
§4. Деформации и перемещения. Закон Гука
Рассмотрим однородный стержень с одним концом, жестко заделанным, и другим — свободным, к которому приложена центральная продольная сила Р (рис. 4). До нагружения стержня его длина равнялась l — после нагружения она стала равной
(рис. 4). Величину называют абсолютной продольной деформацией (абсолютным удлинением) стержня. В большинстве случаев оно мало по сравнению с его первоначальной длиной l (∆l<<l).
Рис. 4. Абсолютное удлинение стержня
Если в нагруженном стержне напряженное состояние является однородным, т.е. все участки стержня находятся в одинаковых условиях, деформация
остается одной и той же по длине стержня и равной ε = Δl/l
Величина ε называется относительной продольной деформацией.
В пределах малых деформаций при простом растяжении или сжатии закон Гука записывается в следующем виде (нормальные напряжения в поперечном сечении прямо пропорциональны относительной линейной деформации
): σ=Eε
Величина Е представляет собой коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости материала первого рода (модуль продольной упругости). Его величина постоянна для каждого материала. Он характеризует жесткость материала, т.е. способность сопротивляться деформированию под действием внешней нагрузки. Так как величина ε безразмерная, то E — измеряется в тех же единицах измерения то и напряжение, т. е. в Паскалях (Па). Значения модуля упругости E для некоторых конструкционных материалов приведены в табл. 2.
Δl=Nl/EA
Выведенное соотношение показывает, что удлинение (укорочение) при растяжении (сжатии) зависит от величины продольной силы N, поперечного сечения А стержня, его длины l и модуля продольной упругости Е. Произведение ЕА называется жесткостью сечения стержня при растяжении (сжатии).
При растяжении и сжатии изменяются и поперечные размеры стержня. Поперечный размер, первоначально равный a , уменьшается до a1. Изменение поперечно размера Δ a= a- a1, а поперечная деформация равна ε┴= Δ a/ a.
Экспериментально установлено что отношение поперечной деформации к продольной при упругом растяжении или сжатии есть величина постоянная и обозначается µ: µ= ε┴/ ε
Следует учитывать, что продольные и поперечные деформации всегда противоположны по знаку. Иными словами, при растяжении, когда продольный размер стержня увеличивается, его поперечный размер уменьшается, и, наоборот , при сжатии продольный размер уменьшается, а поперечный -увеличивается .
Величина µ называется коэффициентом поперечной деформации, или коэффициентом Пуассона. Коэффициент поперечной деформации для некоторых материалов имеет следующие значения:
сталь ….024-032,
медь….031-035,
бронза..032-035,
резина , каучук…047.
- М.П. Киселева, З.С. Шпрах, Л.М. Борисова и др. Доклиническое изучение противоопухолевой активности производного N-гликозида индолокарбазола ЛХС-1208. Сообщение I // Российский биотерапевтический журнал. 2015. № 2. С. 71-77.
- Moustafine R. I., Bukhovets A. V., Sitenkov A. Y., Kemenova V. A., Rombaut P., Van den Mooter G. Eudragit® E PO as a complementary material for designing oral drug delivery systems with controlled release properties: comparative evaluation of new interpolyelectrolyte complexes with countercharged Eudragit® L 100 copolymers. Molecular Pharmaceutics. 2013; 10(7): 2630–2641. DOI: 10.1021/mp4000635.
- З.С. Смирнова, Л.М. Борисова, М.П. Киселева и др. Противоопухолевая активность соединения ЛХС-1208 (N-гликозилированные производные индоло[2,3-а]карбазола) // Российский биотерапевтический журнал 2010. № 1. С. 80.
- https://ru.wikipedia.org/wiki/12_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%B2_%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8.
- https://www.sites.google.com/site/tehmehprimizt/lekcii/soprotivlenie-materialov/rastazenie-i-szatie.
- ОФС.1.2.1.1.0003.15 Спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях // Государственная фармакопея, XIII изд.
- А.В. Ланцова, Е.В. Санарова, Н.А. Оборотова и др. Разработка технологии получения инъекционной лекарственной формы на основе отечественной субстанции производной индолокарбазола ЛХС-1208 // Российский биотерапевтический журнал. 2014. Т. 13. № 3. С. 25-32.
- М.П. Киселева, З.С. Шпрах, Л.М. Борисова и др. Доклиническое изучение противоопухолевой активности производного N-гликозида индолокарбазола ЛХС-1208. Сообщение II // Российский биотерапевтический журнал. 2015. № 3. С. 41-47.
