انیمیشن سه بعدی و برنامه های کامپیوتری

( انیمیشن سه بعدی و برنامه های کامپیوتری ) انیمیشن سه بعدی سنتی را با دنباله عکس های سه بعدی از اشیایی مانند مجسمه‌های گلی، عروسک‌های خیمه‌شب بازی، اسباب بازی، مدل‌ ها و انسان‌ها خلق می‌کنند. انیماتورها یک صحنه را آماده می‌کنند و از آن عکس می‌گیرند، تغییرات لازم برای متحرک سازی را روی مجسمه‌ها ایجاد می‌کنند، عکس دیگری می‌گیرند و به همین ترتیب تا زمانی ادامه می‌دهند که سکانس متحرک سازی شده کامل شود. این فرایند ای زمان بر است که نیاز به توجهی طاقت فرسا به موقعیت‌های اشیای متحرک سازی شده دارد و همچنین کنترل دقیقی بر زاویه دوربین و نورپردازی.
اولین برنامه های کامپیوتر ای در تولید انیمیشن سه بعدی ، رویکردهای سنتی را آسان‌تر ساخت. برای مثال، کامپیوتر های طراحی و برنامه نویسی شده برای این کار، جهت کنترل دقیق حرکت دوربین‌ها در سراسر صحنه به کار گرفته شدند کامپیوتر به عوامل اجازه داد که هر فریم را فیلم برداری کرده، موقعیت اشیا را تغییر داده و از فریم بعدی در موقعیتی جدید فیلم بگیرند. هنگامی که فریم ها به نمایش در می‌آمدند حرکت دوربین به دلیل کنترل موقعیت دقیقی که کامپیوتر فراهم می‌کند، کاملا نرم به نظر می‌رسند.
همین‌طور که توانایی‌های رندر گرافیکی کامپیوتر ها قوی‌تر شدند، نقش آن‌ها در انیمیشن سه بعدی تغییر کرده هم اکنون کامپیوتر ها را می‌توان برای تولید تصویر‌های قانع کننده‌ای از خود اشیای سه بعدی و سپس مهیا کردن آن‌ها برای حرکت به کار برد. این امر نیاز به ساخت صحنه‌ها و مدل های پر جزئیات را از بین برده و به سرعت به خلق انیمیشن های نوآورانه‌ای منجر شد که با به کارگیری تکنیک های سنتی، تولید آن‌ها قطعا ناممکن بود. در این شکل جدید انیمیشن سه بعدی سه کار بزرگی وابسته به هم دخالت دارند : خلق اشیا و محله‌های تعریف حرکت‌ها و رندر کردن. در پکیج جامع دیجیتال مارکتینگ تخصصی نوکارتو می‌توانید پیرامون موضوع بازاریابی عناصر چند رسانه ای، اطلاعات جامعی را به‌دست بیاورید.
خلق اشیا و صحنه‌ها: انیماتورها اشیا و صحنه‌های خود را شبیه به هنرمندان گرافیک کار سه بعدی خلق می‌کنند (از طریق مدل سازی، تعریف سطح و ترکیب صحنه). مدل سازی شکل اشیا را با استفاده از روش‌هایی مانند چند ضلعی‌ها Spline ها و Meatball ها تعریف می‌کند. سطوح با مشخص کردن مواد (شیشه فلز، چوب و غیره). در به کار بردن تصویر و نقشه‌های موانع و برقرار کردن خصوصیاتی همچون تاری و بازتابندگی تعریف می‌شوند. انیماتورها صحنه‌ها را با قرار دادن اشیا و تعریف زوایای دوربین، نورپردازی و تأثیرات محیطی، ترکیب می‌کنند.

تعریف حرکت‌ها: دومین وظیفه بزرگ در انیمیشن سه بعدی تعریف حرکت‌هاست. عناصر یک انیمیشن سه بعدی اشیا و صداهایی را شامل می‌شود که بینندگان آن‌ها را درست همانند دوربین‌ها و نورها تجربه می‌کنند (همان‌هایی که انیماتور برای تعریف محصول نهایی استفاده می‌کند). تقریبا همه این عناصر را می‌توان برای حرکت تنظیم کرد. دوربین‌ها به گونه‌ای می‌توانند به صحنه داخل و از آن خارج شوند که گویی روی ریل یا بوم سوار هستند، نورها می‌توانند شخصیت‌ها را دنبال کنند و البته، خود شخصیت‌ها نیز می‌توانند به همه شیوه‌هایی تغییر شکل یابند که سنت انیمیشن آن‌ها را تثبیت کرده است. کشیدگی و له‌شدگی، افزایش تدریجی سرعت حرکت و کاهش تدریجی سرعت حرکت، اغراق و پیش‌بینی (همه این دست‌کاری‌های سنتی به همراه موارد بیشتر، مستقیم با انیمیشن سه بعدی مرتبط هستند.)
درست مانند انیمیشن دو بعدی ، تولید کنندگان سه بعدی فریم های کلیدی را، با دخالت فریم هایی که کامپیوتر تولید کرده است، برای ایجاد تغییراتی عمده در انیمیشن به کار می‌گیرند. حرکت‌هایی را که در فریم های کلیدی ثبت شده‌اند، می‌توان به شیوه‌های مختلف تولید کرد. مدل ها را می‌توان در نقاط مختلف صحنه برای تعریف مسیری قرار داد که بعدا از طریق میان یابی کامپیوتر ای کامل می‌شود. به همین شکل، اشکال، رنگ‌ها، شفافیت و بافت را می‌توان با استفاده از فریم های کلیدی و میان یابی ها تغییر داد. معمولا پیچیده‌ترین حرکات به مدل های انسانی و حیوانی مربوط می‌شوند. در این‌جا برای رسیدن به حرکتی واقع‌گرایانه دست‌کاری تک تک قسمت‌های بدن ضروری است. ثبت حرکت، سینماتیک رو به جلو و سینماتیک وارون سه تکنیک از تکنیک های اصلی هستند که برای به حرکت درآوردن حیوانات و انسان‌ها به کار می‌روند.
ثبت حرکت، که به انیمیشن بازیگری نیز معروف است که تکنیک ضبط حرکت اشیای واقعی مانند بدن انسان یا حیوان و پیاده کردن این حرکت‌ها روی یک شخصیت متحرک سازی شده کامپیوتر ای است. “بازیگران” به حسگرهایی مجهز هستند که حرکت قسمت‌های مختلف بدن را در حالی ردیابی می‌کنند که بازیگران کارهایی را برای متحرک سازی انجام می‌دهند. این اطلاعات به کامپیوتر انتقال می‌یابند و جهت تولید حرکتی متناظر برای شخصیت متحرک روی صفحه نمایش پردازش می‌شوند. بدین شکل تولید کنندگان انیمیشن و بازیگران می‌توانند نتایج بازیگری را ببینند و بی‌درنگ تنظیمات لازم را انجام دهند. انیمیشن بازیگری اغلب برای ثبت حرکات پیچیده طبیعی استفاده می‌شوند که با استفاده از روش‌های دیگر تولید آن‌ها دشوار خواهد بود. این تکنیک برای باز تولید حرکات بسیار واقع گرایانه “بازیگران مجازی” و “مدل های مجازی” مورد استفاده است که برای تشخیص‌ناپذیر بودن از انسان‌های واقعی در نظر گرفته شده‌اند. در موارد دیگر، نتایج انیمیشن بازیگری عمدأ تغییر یافته‌اند که برای سازگاری با سبک خاص آن محصول کمتر واقعی به نظر آیند.
سینماتیک مطالعه حرکت بدن یا سیستم‌ های بدن است. حیوانات سیستم‌ هایی از قطعات بدن هستند. حرکت یک بخش، مانند زانو، حرکت‌های مرتبط در بخش های دیگر را تولید می‌کند (ران، ساق و پا). در سینماتیک رو به جلو، اشیا به عنوان مجموعه عناصر جداگانه‌ای مدل سازی می‌شوند که انیماتور می‌تواند آن‌ها را تک تک تنظیم کند. برای شروع حرکت و راه رفتن، انیماتور ممکن است باسن را کمی بچرخاند، ران را به جلو حرکت دهد، زانو را خم کند، ساق را عقب بکشد و پا را کمی قوس دهد. این تنظیمات را می‌توان در فریم های کلیدی مختلف انجام داد و کامپیوتر راه رفتن نهایی و نرم را از طریق میان یابی تولید کند. استفاده از سینماتیک رو به جلو نسبتا ساده است. مدل ها را می‌توان به راحتی تعریف کرد و پردازش کامپیوتر را در حداقل ممکن نگه داشت. البته کیفیت محصول نهایی به مهارت انیماتور بستگی دارد و فرایند می‌تواند بسیار زمان بر باشد. خدمات تخصصی اینستاگرام اعتبار و تداوم کسب و کارتان را تضمین می‌کند.
سینماتیک وارون IK فرایند ای است که به موجب آن حرکت یک بخش بدن به تولید حرکاتی مرتبط در نقاط دیگر بدن می‌انجامد. این تکنیک به انیماتور اجازه می‌دهد تا یک شئ را حرکت دهد (برای مثال پا) و تولید حرکات عناصر مرتبط بدن را به کامپیوتر واگذار کند (ساق، زانو، ران، باسن و غیره). محدوده حرکت “قانونی” هر یک از این عناصر از پیش تعریف شده‌اند. پا نمی‌تواند ۳۶۰ درجه بچرخد و با گذشتن از موقعیت صاف خود نسبت به زانو، به جلو خم شود. سینماتیک وارونه تا حد زیادی کار انیماتورها را ساده می‌کند و آن‌ها را یاری می‌دهد تا از حرکاتی واقع گرایانه و با ثبات اطمینان حاصل کنند.
IK دانش تشریحی پایه‌ای و سیستم اسکلتی یا استخوان‌بندی ابتدایی را برای شخصیت متحرک سازی شده پیش فرض می‌گیرد. رویه در محصولات سه بعدی پیشرفته گسترش دادن قدرت IK است (از طریق به کارگیری هر چه بیشتر دانش تشریحی در نرم افزار انیمیشن سازی). برای مثال، DreamWorks برنامه ای برای شبیه سازی حرکت‌های به هم مرتبط ماهیچه‌ها به وجود آورد که در ابتدا برای خلق حالت چهره‌های واقعی استفاده شد و در پی آن به کل بدن تعمیم یافت؛ همان‌طور که برای شخصیت‌های اصلی فیلم متحرک Shrek به کار رفت. این برنامه، که به آن شکل دهنده می‌گویند، نه تنها استخوان‌ها و مفاصل را شبیه سازی می‌کند، بلکه عضله و گوشت را نیز در بر می‌گیرد. حرکت بازو استخوان‌های مربوطه را جابه جا می‌کند و حرکت عضلات دوسر و سایر عضلات را نیز ایجاد می‌کند. سپس این حرکت‌ها در سایه حرکت‌های ظریف پوست یا لباس صورت می‌پذیرند و در نتیجه انیمیشن بسیار واقع گرایانه‌ای تولید می‌شود.
سینماتیک وارون به نقش‌های دقیق و برنامه نویسی نوآورانه نیاز دارد. همچنین پردازش کامپیوتر ای به مراتب بیشتری را نسبت به سینماتیک رو به جلو می‌طلبد. اما IK این توانایی را دارد که کار انیماتورها را با فراهم آوردن ابزارهایی برای باز تولید سریع الگوهای حرکتی طبیعی، قدرتمندانه ارتقا دهد. تکنیک دیگری برای متحرک سازی خودکار اشیاء از توانایی کامپیوتر در الگو قرار دادن قوانین فیزیکی بهره می‌جوید.
متحرک سازی با فیزیک: حرکاتی بر اساس خصوصیات اشیا و قوانین فیزیک را معین می‌کند. به جای این‌که انیماتور بکوشد تغییراتی را تجسم کند که گرانش بر مسیر توپ بیس‌بال تحمیل می‌کند، برنامه انیمیشن سازی حرکت توپ را از طریق محاسبه نیروهای وارده روی آن به طور مستقیم تولید می‌کند. انیماتور تنها جهت و نیروی ضربه را تعیین می‌کند. به طور مشابه، برنامه انیمیشن سازی می‌تواند جهش اشیای مختلف را بر اساس جنس آن‌ها (کشی، شیشه‌ای، سربی و غیره)، نیروهای وارد بر آن‌ها و ترکیب شیئی که با آن ضربه می‌زنند، محاسبه کند. سرانجام، یک برنامه انیمیشن سازی سه بعدی می‌تواند عملا هر شکلی از تعامل را به طور خودکار پدید آورد: لیوانی روی زمین می‌شکند، توپ بسکتبالی از حلقه کمانه می‌کند، مبارزی از مشت جاخالی می‌دهد (همه بر اساس اصول فیزیکی از پیش برنامه نویسی شده). این‌ها و سایر اصلاحات مانند IK، انیماتورها را از برخی جنبه‌های پر زحمت انیمیشن سه بعدی رها می‌سازند و به آن‌ها اجازه می‌دهند بر خلق داستان‌ها و شخصیت‌های جذاب تمرکز کنند.

رندر کردن: مانند گرافیک سه بعدی ایستا، رندر کردن مرحله نهایی است که برای تولید فریم های انیمیشن سه بعدی به کار می‌رود. رندر کردن فریم های نهایی انیمیشن را با به کار بستن مدل سازی، تعریف سطح، ترکیب صحنه و مشخصات حرکتی پدید می‌آورد که انیماتور خلق کرده است. انیمیشن یا از پیش رندر شده است یا هم زمان رندر شده؛ یعنی در حال پرواز. رویکرد نخست برای کاربردهای کم تعامل یا بی‌تعاملی مانند فیلم‌های متحرک مناسب است. اما دومی برای انیمیشن های پر ‌تعامل، مانند بازی‌های کامپیوتر ای ضرورت دارد چرا که شکل نهایی انیمیشن به انتخاب کاربر بستگی پیدا می‌کند. با استفاده از خدمات دیجیتال مارکتینگ شرکت نوکارتو می‌توانید به کسب و کار خود رونق بخشید.
از پیش رندر کردن فیلم سینمایی متحرکی مانند داستان اسباب بازی یا اکسپرس قطبی به منابع عظیم پردازشی نیاز دارند. هر یک از چندین هزار تک فریم فیلم، تصویری نقش بیتی با درجه وضوح بالا هستند. تک تک پیکسل‌هایی که این تصاویر را تشکیل داده‌اند، از طریق محاسبات پیچیده‌ای تعریف شده‌اند که کامپیوتر برای پیاده سازی خصوصیات شئ، نور پردازی، زوایای دوربین و حرکت‌ها انجام داده است؛ کارهایی که انیماتورها چگونگی آن‌ها را معین کرده‌اند. برای رندر داستان اسباب بازی، نخستین فیلم متحرک کاملا دیجیتالی بلندمدت، استودیوی انیمیشن پیکسار یک “بستر رندر” استفاده کرد؛ شبکه‌ای از ۱۱۷ ایستگاه کاری، هر یک با حداقل دو پردازنده. کل این کار ۸۰۰۰۰۰ ساعت کامپیوتر ای زمان برده است (یک کامپیوتر به تنهایی برای تکمیل این وظیفه به ۴۳ سال زمان نیاز داشت).
تجملات بسترهای رندر و چند هفته زمان رندر کردن، برای بازی‌های کامپیوتر ای و سایر انیمیشن های سه بعدی به شدت تعاملی وجود ندارد. در این موارد کامپیوتر باید انیمیشن را بی درنگ تولید کند.
کامپیوتر های قدرتمندتر و ایستگاه های بازی تخصصی با قابلیت‌های پردازش گرافیکی نیرومند بخشی از راه حل این چالش هستند. ساده کردن انیمیشن ها از طریق ایجاد اشیایی با چند ضلعی‌های محدود و همچنین به حداقل رساندن استفاده از بافت پیچیده و سایه، بسیار با اهمیت است. اشیای متحرک سازی شده معمولا یک بازی کامپیوتر ای را از طریق زبان‌های برنامه نویسی مانند ++C خلق می‌کنند و سپس به صورت بلادرنگ از طریق روتین‌های رندری نظیر Direct 3 – D یا OpenGL رندر می‌شوند.

Direct 3-D , OpenGL

OpenGL و Direct 3-D ،  را API می‌دانند؛ یعنی رابط‌های برنامه نویسی کاربردی ۱٫ OpenGL یک API چند سیستم عاملی است که به طور گسترده‌ای به اجرا در آمده است، در حالی که Direct 3-D استاندارد مایکروسافت برای کامپیوتر های شخصی Windows است.
API ها توابع و تعریف‌های استانداردی را معین می‌کنند که می‌توان آن‌ها را از طریق طیف وسیعی از نرم افزار و سخت افزار پیاده سازی کرد. برای مثال، OpenGL توابعی را برای رسم اشیای سه بعدی اولیه، اعمال بافت، تنظیم زوایای دوربین و نورپردازی و رندر هم زمان صحنه ارائه می‌کند. برنامه نویسان می‌توانند این توابع را با تمام زیر مجموعه‌های سخت افزار ای و نرم افزار ای OpenGL به کار بگیرند. این کار تولید نرم افزار را ساده کرده و پذیرش سریع ابزارهای جدید مانند کارت‌های گرافیکی را نیز امکان‌پذیر می‌کند. شما می‌توانید با استفاده از پکیج جامع بازاریابی و تبلیغات تخصصی اینستاگرام باعث پیشرفت کسب و کار خود شوید.

برای مطالعه مقاله های دیگر در زمینه‌های مختلف فناوری اطلاعات و ارتباطات اینجا کلیک کنید.