 |
Методы анимации лица
|
|
|
|
Для воссоздания мимики лица применялось множество методов. На заре компьютерной анимации некоторые художники вытягивали и перемещали вершины лица в каждом кадре. Пришедшие им на смену художники деформировали лицо с помощью таких инструментов, как кости, кластеры и решетки. Они обладают массой достоинств, но имеют и свои недостатки, прежде всего плохое управление мелкими деталями.
Со временем большинство художников пришло к выводу, что целесообразнее контролировать мелкие детали в программе моделирования, а не в модуле деформации. Единственный метод, использующий преимущества программы моделирования, называется морфингом. Во многих студиях морфинг стал стандартным методом анимации лица.
Морфинг
При помощи морфинга можно создавать очень сложную анимацию лица. Он является очень мощным и легко управляемым методом. Большинство упражнений по анимации лица в этой книге посвящено использованию морфинга.
Морфинг позволяет преобразовать форму исходного объекта в форму другого, целевого объекта. Подготовка персонажа к анимаций состоит в применении программы моделирования для составления набора соответствующих выражений лица. Это дает определенные преимущества, так как впоследствии в ней можно усовершенствовать любое из них.
Метод морфинга подходит и для полигональных моделей, и для моделей на основе патчей. В некоторых пакетах приходится создавать отдельные объекты для каждой формы, другие позволяют конструировать формы на основе одной модели. Большинство программных пакетов требует, чтобы подвергаемые морфингу модели содержали одинаковое число вершин, расположенных в одном и том же порядке. Это требование соблюдается моделированием простого стандартного и лишенного эмоций лица, которое копируется и затем преобразуется в лицо, имеющее то или иное выражение. Существуют два основных метода морфинга: одноцелевой и многоцелевой.
|
|
|
Одноцелевой морфинг
Метод одноцелевого морфинга (single-target morphing) позволяет выполнять преобразование только между двумя отдельными формами. Художник-аниматор должен моделировать все возможные выражения заранее, что затрудняет экспериментирование. Например, нельзя выполнять такие простые налагающиеся действия, как закрывать рот модели, одновременно открывая ее глаза. В результате лицо выглядит как минимум статичным. Лучшие программные пакеты сейчас поддерживают более сложный метод многоцелевого морфинга.
Многоцелевой морфинг
Многоцелевой морфинг (multiple-target morphing), также называемый методом взвешенных форм (shape weights), или переходных форм (blend shape), позволяет смешивать несколько форм, моделировать форму отдельных частей лица и имитировать улыбку, открывающийся рот, поднимающиеся брови и т.д. Эти формы объединяются и формируется определенное выражение улыбающегося лица, при котором рот открыт, например на 50%, а брови подняты на 30%. Процесс управления лицом значительно упрощается. Каждая из морфинг-мишеней перемещает только часть лица, а общее выражение образуется за счет объединения всех частей. Можно комбинировать любое число форм. Все, что требуется для выполнения анимации, — задать относительный вес каждой форме, благодаря чему существенно облегчается воспроизведение естественных выражений лица, и уменьшается количество создаваемых моделей. Большинство современных пакетов даже позволяет связать с весом виртуальные движки, поэтому можно просто «указывать» требуемое выражение, что, в свою очередь, тоже упрощает процесс анимации.
Моделирование морфинг-мишеней для анимации
Моделирование морфинг-мишени для анимации начинается с изучения лежащей в его основе анатомии мышц лица. Вспомните расположение лицевых мышц, с которым вы познакомились в главе 5. В многоцелевом морфинге нужно смоделировать только крайние положения отдельных мускулов, чтобы затем объединить отдельные выражения. Каждая мышца присоединяется к коже в определенном месте, следовательно, ее напряжение изменяет форму только части лица. Если точно смоделировать выражение, возникающее в результате движения каждого мускула, то при наложении всех выражений (соответствующих той или иной группе мышц) сформируется правильная анимация.
|
|
|
В идеале следует смоделировать все мышцы лица, создав несколько десятков целей. Но в этой книге для простоты изложения мы выделили только некоторые наиболее важные выражения. Хотя в формировании части из них участвуют одновременно несколько мускулов, следует исходить из принципа: каждый из регуляторов управляет только частью лица. При создании моделей, подвергаемых морфингу, перемещайте вершины, на которые влияет только заданная мышца. Если, например, случайно переместить одну из вершин уха, то его форма может изменяться всякий раз при открывании рта. Выполняйте также плавный переход от правой к левой стороне лица. Если вы моделируете правую часть улыбающихся губ, их движение должно быть согласовано с перемещением левой части. Если управлять одной и той же частью лица при помощи нескольких движков, то это может привести к нежелательным результатам, например, к подергиванию верхней губы персонажа, как при нервном тике.
Не забывайте также, что эти выражения соответствуют крайним состояниям, поэтому и моделировать их нужно соответствующим образом. Попытайтесь представить самую широкую улыбку, самые нахмуренные брови, и т.д. Смотрите в зеркало и используйте в качестве пособия выражения собственного лица.
Выражения нижней части лица
Выражения нижней части лица в основном связаны с движением рта, хотя некоторые из них, например, улыбка или презрительная усмешка, включают и движения глаз. Выражения нижней части лица обычно используются для синхронизации движения губ, но они могут быть и частью многих других выражений. Вначале создается нейтральное выражение лица: глаза открыты, челюсть расслаблена, рот слегка приоткрыт (рис. 10.1). Остальные выражения выводятся из нейтрального, в том числе и соответствующее максимально открытому рту (рис. 10.2). Для его моделирования выделяются вершины нижней части лица, затем они перемещаются вниз и немного в сторону, чтобы воспроизводить движение открывающегося рта. Следующее основное выражение лицо принимает, когда произносится звук «у-у-у» (рис. 10.3). Губы поджимаются при помощи мышцы orbicularis oris (круговой мышцы). При моделировании этого выражения следите за тем, чтобы объем губ сохранялся неизменным; губы утолщаются по мере сокращения мышцы. Улыбка формируется в основном благодаря действию мышцы zygomatic major (большой скуловой мышцы). Уголки рта поднимаются, а щека слегка надувается. Когда на лице запечатлена широкая улыбка, щека образует дугу, которая заканчивается у нижнего края глаза (рис. 10.4). Гримаса недовольства создается двумя мышцами: triangularis (треугольной мышцей) и depressor labii inferioris (мышцей, опускающей нижнюю губу). Основное их назначение в том, чтобы позволять углам рта опускаться (рис. 10.5). И наконец, презрительная усмешка, показанная на рис. 10.6, создается с помощью мышцы levator labii superioris (мышцы, поднимающей верхнюю губу). Она подтягивает губу вверх к краю носа и смещает кожу вдоль него вплоть до уголка глаза.
|
|
|
Рис. 10.1 Нейтральное выражение лица
Рис. 10.2. Выражение, соответствующее эксимально открытому рту
Рис. 10.3. Выражение при произнесении звука «у-у-у»
Рис. 10.4. Улыбка
Рис. 10.5. Гримаса недовольства
Рис. 10.6. Презрительная усмешка
Выражения верхней части лица
Часто говорят: глаза - зеркало души. И хотя многие художники-аниматоры уделяют основное внимание синхронизации движения рта и губ, эмоции передаются при помощи глаз, бровей и верхней части лица. Хорошая анимация верхней части лица играет очень важную роль. Рассмотрим, например, как можно имитировать движения бровей и век. Брови опускаются по направлению к переносице с помощью мышцы corrugator (мышцы, сморщивающей бровь). При максимальном ее сокращения лицо персонажа выглядит злым, хотя такое выражение используется и для передачи многих других эмоций (рис. 10.7). Левая и правая брови движутся при помощи мышцы frontalis (лобной мышцы). Для лучшей управляемости каждая бровь моделируется отдельно (рис. 10.8). Если на лице персонажа есть веки, то следует смоделировать подмигивание левым и правым глазами (рис. 10.9).
|
|
|
Рис. 10.7. Грозно сдвинутые брови
Рис. 10.8. Поднятые брови
Рис. 10.9. Подмигивание
Движения бровей и глаз стилизованных персонажей
У некоторых персонажей нет бровей, глаза смоделированы при помощи сфер, а веки - полусфер. В таких случаях художник-аниматор управляет выражениями лица, поворачивая веки под разными углами.
Другие выражения лица
Кроме уже упоминавшихся в предыдущих разделах, можно смоделировать множество других выражений лица. Если вы не можете добиться нужного результата перемещением движков, создайте наиболее близкий вариант, затем доработайте его, сохраните новое выражение и используйте в качестве целевого. Не все персонажи обладают реалистичными глазами, у многих мультипликационных героев они явно стилизованные (рис. 10.10-10.16).
Кроме специальных, существует еще несколько основных выражений, моделями которых можно пополнить имеющийся запас.
Рис. 10.10. Эти глаза выполнены на основе простых сфер, а веки-полусфер
Рис. 10.11. Они просто помещаются внутрь модели головы персонажа...
Рис. 10.12. ...и получаются стилизованные глаза
Рис. 10.13. Если развернуть веки наружу, получится одно выражение
Рис. 10.14. Если же повернуть их внутрь, возникнет другое выражение. В этом случае веки занимают место бровей
Рис. 10.15. Выражение со сжатыми губами может использоваться при анимации диалога или доработке выражения лица
Рис. 10.16. Нижняя губа закушена передними зубами. Это выражение применяется при анимации говорящего персонажа
Задание мишеней
После моделирования целевых объектов анимация сводится к заданию их в качестве морфинг-мишеней. Последовательность действий в разных программах может немного различаться, поэтому обратитесь к справочному руководству имеющегося у вас пакета. При задании мишеней логически сгруппируйте их в рамках интерфейса. При использовании 10-20 движков работа пойдет быстрее, если, например, ползунок, который контролирует перемещение правой части губ, складывающихся в улыбку, будет располагаться рядом с ползунком, отвечающим за движение левой части губ. По аналогичному принципу размещайте рядом движки управления мишенями в верхней и нижней частях лица.
Управление лицом
|
|
|
После задания целей можно приступать к анимации. В большинстве программ управление лицом осуществляется при помощи движков. Если целевые объекты смоделированы корректно, то процесс сводится к перемещению ползунков. Но, как бы ни был прост контроль, необходимо четко знать, как управлять выражениями лица и передать эмоции персонажа.
|
|
|
