T-111.5450 Tietokoneanimaatio (6 op L)

1. T-111.5450 Tietokoneanimaatio (6 op L) Tassu Takala Mediatekniikan laitos 1. Luento 12.9.2013

2. Sisältö • Henkilökunta ja suoritustapa • Kurssimateriaali • Animaation tuotantoprosessi • Teoreettinen näkökulma • Luentojen aihealueista • Liikkeen tallennus (motion capture) demo Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

3. Yleistä • Suoritustapa • monta pientä harjoitustyötä, kullekin aikaa muutama viikko • tentti • Tarkka aikataulu sekä harjoitustöiden ja luentojen aiheet tulossa Noppaan • Kurssista vastaavat • luennot : Tassu Takala • harjoitustyöt : Klaus Förger Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

4. Kurssimateriaali • Kirjallisuutta • Rick Parent: Computer Animation - Algorithms and Techniques (soveltuvin osin) • Watt&Watt: Advanced Animation and Rendering Techniques (myös hyödyllinen) • Luentomateriaali • tulee pääosin Noppaan • Valikoituja artikkeleita, tiedot www-sivuilla Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

5. Kurssin tavoite Oppia tuntemaan riittävästi tekniikkaa, jotta ymmärtää syvällisesti animaatio-ohjelmien toimintaa ja rajoitteita, ja pystyy tarvittaessa toteuttamaan uusia toimintoja ja erikoistehosteita. Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

6. Sovelluksia • Viihde: elokuvat / tv-ohjelmat, pelit, huvipuistot • Markkinointi: tv-mainokset, tuote/yritys-esittelyt • Tutkimus: tieteellinen visualisointi • Koulutus: havainnollistukset, oppimateriaali, simulaattorit • Käyttöliittymät ja palvelut: web-sivut, manuaalit, opasteet (mitä voi tehdä) • Suunnittelu (CAD), robotiikka Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

7. Animaatioelokuvan tuotanto • Rooleja tuotantotiimissä: • tuottaja: managerointi • käsikirjoittaja: juonen kehittely • ohjaaja: näyttämötyö ja toiminnan ajoitus • graafinen suunnittelija: hahmot ja taustat • äänittäjä: vuorosanat, äänitaustat ja -efektit • animaattori(t): liikkeen täsmällinen toteutus • taiteilija (AD) + ohjelmoija (TD) Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

8. Perinteinen animaatio • 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 • Ongelmia: • Suuri materiaalimäärä • yksi kohtaus 5-30s x 25fps = 125-750 • täysmittainen filmi (2h) = 180 000 kuvaa • Paljon käsityötä  kallista Mitä iloa tietokoneesta voisi olla tässä? Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

9. Tietokoneavusteinen animaatioprosessi • Structural parameters (topology) • Coordinates & measures (geometry) • Other parameters (color, material, etc.) Modeling tämän kurssin fokus ! • 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 Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

10. Mitä on animaatio? (teoriassa) • Aikariippuva systeemi, josta otetaan säännöllisin välein visuaalisia näytteitä • klassinen tapa rajoittuu valmiisiin kuviin sinänsä • simulaatio sallii kokeilevia muutoksia ohjausparametrit / näytetaajuus • Ohjausparametrit vaihtelevasti käyttäjän määräämiä • explicit control • keyframing + inbetweening • forward simulation • goal-directed inverse control • intercourse/dialogue with autonomous agents Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

11. 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 Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

12. Parametrinen periaate (2) • Parametrit = • skalaareita • vektoreita • Funktioiden graafinen esitystapa liikekäyrinä • Mahdolliset arvot (liikerata) ja aikariippuvuus erotettavissa toisistaan ajan funktiona Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

13. Animaatio signaalinkäsittelynä • Animaatio = tasavälisiä näytteitä aikariippuvasta systeemistä • inkrementaalinen laskenta • aliasoituminen • liikedatan digitaalinen suodatus Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

14. 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: algorithmic shapes, 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... *) riippuu osallistujien kokemuksesta Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

15. Harjoitustöistä • ohjelmointiympäristö: C/C++ tai Java/Processing+ OpenGL/OSG + muita kirjastoja • periaate: ohjelmoi tietynlainen liike, demonstroi se valmiita geometrisia malleja soveltaen • keyframing: position interpolation • keyframing: rotation • simple kinematics: walking legs • simple dynamics: particles and/or balls • flocking • algorithmic shapes • motion capture • virtual agents • etc. models& shades parameters motion aloitetaan tästä; muut teemat määritellään osallistujien taustasta riippuen rendering images Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

16. Videoita aiemmilta kursseilta • Football (Latto, Sarmanne & Siltanen 2004) • proseduraalista (ohjelmoitua) animaatiota • http://www.tml.tkk.fi/Opinnot/T-111.450/2004/harjoitustyot/loppuharkat.phtml • Jazzclub (Berg, Käpyaho & Larjo 2010) • mocap-harjoitustyö (näyttelyä + käsityötä) Tietokoneanimaatio 2013 / Tassu

17. 1. harjoitus:liikedatan kerääminen • Alustus • Kameroiden kalibrointi • Markkereiden kiinnitys näyttelijään • Datan keruu (valmis ohjelmisto) • Markkeripisteiden tunnistus • 3D-pisteiden rekonstruktio • Datapisteiden sovitus hahmoon • Soveltaminen (tehtävä) • nyt: liiketiedon lukeminen tiedostosta ja piirtäminen näkyville • myöhemmin: datan muokkaaminen uuteen tarkoitukseen Demo Animaatio - luento 8 / Tassu