Όταν έχουμε να κάνουμε με την ανθρώπινη
κίνηση τα πράγματα δεν είναι τόσο εύκολα. Η
πολυπλοκότητα σε συνδυασμό με το πλήθος των
λεπτομερειών που αποτελούν την ανθρώπινη
κίνηση προσδίδει τη δυσκολία την οποία
αντιμετωπίζει ο animator για να προσδώσει
ρεαλιστικότητα στην κίνηση αυτή.
Μία
καθημερινή κίνηση, το περπάτημα επί
παραδείγματι, είναι μία σύνθεση από
εκατοντάδες συντονισμένες μικροκινήσεις,
οι οποίες περιλαμβάνουν πολύπλοκες
περιστροφές μεταξύ των συνδέσμων, των μυών
και αντιδράσεις λόγω του περιβάλλοντος. Οι
πλαστικές κινήσεις του ανθρώπινου σώματος,
σε συνδυασμό με την ελαστικότητά του,
αποτελούν τα κύρια προβλήματα στα
προγράμματα των computer graphics, λόγω αδυναμίας
προσέγγισης και περιγραφής αυτών των
κινήσεων με ένα μαθηματικό μοντέλο.
Η ανθρώπινη κίνηση έχει μελετηθεί από
τις επιστήμες της βιο-μηχανικής και
ρομποτικής. Μία σωστή και έξυπνη
αντιμετώπιση είναι η χρήση πολυ-επίπεδου
προγραμματισμού. Για παράδειγμα, αφότου η
περιγραφή μιας απλής κίνησης έχει
ολοκληρωθεί, η κίνηση αυτή αναλύεται σε
μικρές απλούστερες και ανεξάρτητες
κινήσεις. Το πρόγραμμα τρέχει εως ότου
αναλύσει και υπολογίσει και τις μικρότερες
και απλούστερες κινήσεις, καθώς κατεβαίνει
επίπεδο σε λεπτομέρεια.
Αυτό που πρέπει κάποιος να έχει πάντα
υπόψη του κατά τη δημιουργία animation είναι ότι
το αποτέλεσμα πρέπει να είναι όσο το
δυνατόν πιο ρεαλιστικό. Παρόλο που οι
συμπεριφορές διαφέρουν σε κάθε χαρακτήρα,
οι αλγόριθμοι ελέγχου γεννιούνται από ένα
κοινό εργαλείο, το οποίο αποτελείται από
πολλά επιμέρους στοιχεία , συνδέοντας τις
κινήσεις των επιμέρους τμημάτων δυναμικά
και παραμετρικά σύμφωνα με τον χαρακτήρα,
κάνοντας χρήση κινηματικής (inverse kinematics),
ώστε ο χαρακτήρας να υλοποιήσει την
απαιτούμενη τροχιά όσο το δυνατόν πιο
ρεαλιστικά.
Η δευτερεύουσα κίνηση έχει να κάνει με
αντικείμενα της σκηνής που δεν είναι ενεργά,
και η κίνησή τους εξαρτάται από την κίνηση
άλλων αντικειμένων. Για παράδειγμα ας
φανταστούμε έναν αθλητή την ώρα που τρέχει.
Η σκηνή του animation δεν θα ήταν καθόλου
ρεαλιστική άμα δεν ακολουθούσε τον αθλητή
και η αθλητική του ενδυμασία τον ρυθμό και
την κίνηση του σώματος του. Στη
συγκεκριμένη περίπτωση δευτερεύουσα
κίνηση θεωρείται η κίνηση της ενδυμασίας,
και είναι ολοφάνερο πως η σπουδαιότητα
αυτής της κίνησης είναι σχεδόν εξίσου ίδια
με τις κινήσεις των βασικών αντικειμένων
της σκηνής.
Ανάλογα
με την περίπτωση και τις συνθήκες που έχει
να αντιμετωπίσει ο animator, μπορεί να
παραστήσει την κίνηση καθορίζοντας την
φυσική του συστήματος. Σημαντική επίσης
είναι η κατάσταση και όλων των υπόλοιπων
σωμάτων που
επηρεάζουν άμεσα το σύστημα αυτό. Η βασική
μέθοδος που χρησιμοποιείται σε τέτοιες
παραστάσεις βασίζεται κυρίως στη φυσική
αντιμετώπιση του συστήματος. Η μέθοδος του
key-framing δεν
χρησιμοποιείται καθώς η επιτυχία στην
δημιουργία φυσικής σκηνής είναι δύσκολη
όταν έχουμε να αντιμετωπίσουμε
δευτερεύουσα κίνηση με πολλούς βαθμούς
ελευθερίας, όπως συνήθως αντιμετωπίζουμε
σε παρόμοιες συνθήκες.
Αφού ο animator καθορίσει τις ακριβές
κινήσεις του πρωταγωνιστή, συνδέει την
βασική κίνηση με τις παθητικές ώστε να
παράγει την επιθυμητή δευτερεύουσα κίνηση.
Η αλληλεπίδραση μεταξύ ενεργητικής και
παθητικής κίνησης μπορεί να είναι
αμφίδρομη ή μονόδρομη. Η διαφορά έγκειται
στο ότι στη μονόδρομη σχέση η ενεργητική
κίνηση επιδρά και καθορίζει την παθητική,
τη στιγμή που τα παθητικά αντικείμενα δεν
έχουνε καμιά επίδραση στον ενεργό
πρωταγωνιστή.
Οι εφαρμογές του computer animation είναι
διάφορες και μεγάλης σημασίας. Παρακάτω
παρουσιάζονται μόνο αυτές που συνεισέφεραν
τα μέγιστα στην ανάπτυξη στα διάφορα πεδία
που χρησιμοποιήθηκαν.
Το computer animation χρησιμοποιείται ευρύτατα
στις μέρες μας από
τους αρχιτέκτονες. Ο αρχιτέκτονας μπορεί να
σχεδιάζει ευκολότερα τις όψεις των κτιρίων
στον Η/Υ και να παίρνει ένα απόλυτα
λεπτομερέστατο αποτέλεσμα σε τρισδιάστατη
μορφή. Χάρη στην γρήγορη ανάπτυξη της
εικονικής πραγματικότητας, ο πελάτης του
κτιρίου μπορεί να δει οποιοδήποτε κομμάτι
του εσωτερικού από οποιαδήποτε γωνία
θελήσει χωρίς αυτό να υφίσταται πραγματικά.
Μέσω του computer animation μπορεί ένας
μηχανικός να μελετήσει την συμπεριφορά της
κάθε κατασκευής κάτω από δύσκολες συνθήκες
όπως σεισμούς, και δυσμενείς καιρικές
συνθήκες. Τέλος πολύ σημαντικός είναι και ο
ρόλος της βελτιστοποίησης της κατασκευής
από μηχανική πλευρά καθώς και η εύρεση
μηχανικών σφαλμάτων και ελλείψεων.
Χωρίς να υποστηρίζεται η ιδέα ότι τα
γραφικά των Η/Υ μπορούν να αντικαταστήσουν
τις κλασσικές μεθόδους δημιουργίας τέχνης,
παρόλα αυτά αποτελούν κι αυτά ένα παραπάνω
μέσο. Δεν πρόκειται για μια γενικά αποδεκτή
μορφή τέχνης αλλά δίνει κάποια βασικά
εργαλεία για ανάπτυξη σε επίπεδο που δεν
είναι εύκολο κάνοντας χρήση συμβατικών
μεθόδων. Υπάρχουν πολλά πακέτα που
αφομοιώνουν τέτοιες λειτουργίες. Μπορούν
να παραστήσουν βούρτσα, spray, αερογράφο,
πινέλα και δίνοντας ελευθερία επιλογής από
παλέτες εκατομμυρίων χρωμάτων. Χρωματισμοί,
σκιάσεις και φωτισμοί παράγονται κι
ελέγχονται εύκολα. Το σημαντικότερο
πλεονέκτημα στην τέχνη του Η/Υ είναι η
δυνατότητα της διόρθωσης και αλλαγής όποτε
το θέλουμε χωρίς κανένα πρόβλημα σε
αντίθεση με την συμβατική μέθοδο
δημιουργίας τέχνης.
Άλλη μία χρήση είναι για εκπαιδευτικούς
σκοπούς. Διαγράμματα με κινούμενες εικόνες
που απεικονίζουν κομμάτια του κόσμου μας
δυσνόητα όπως ο μικρόκοσμος και το σύμπαν,
μπορούν να βοηθήσουν ιδιαίτερα τους
μαθητές να φανταστούν, να οραματιστούν και
να κατανοήσουν τις δυσνόητες αυτές
πληροφορίες.
Επίσης με τη χρήση του animation, μπορούμε να
μετατρέψουμε την μελέτη σε
διασκεδαστικότερη ενασχόληση, ειδικότερα
για τα μικρά παιδιά που είναι ανυπόμονα.
Μέσω video και κινουμένων σχεδίων με
ευχάριστες φιγούρες, μπορούμε εύκολα να
τραβήξουμε το ενδιαφέρον τους και να τους
πείσουμε ότι η μάθηση μπορεί να μετατραπεί
σε κάτι πολύ διασκεδαστικό.
Στα πεδία της μηχανικής, το animation είναι
πολύ χρήσιμο. Προτού αποφασιστεί η
κατασκευή και δημιουργία κάποιου έργου, με
την βοήθεια του υπολογιστή ο μηχανικός
μπορεί να σχεδιάσει και να μελετήσει την
συμπεριφορά ορισμένων σημαντικών μερών της
κατασκευής πάνω στη λειτουργία και στις
αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Ελέγχεται
έτσι η αντοχή, η καλή λειτουργία και οι
δυνάμεις που ασκούνται, βοηθώντας στην
επέμβαση και στην αλλαγή εκεί που είναι
απαραίτητο.
Για τη σχεδίαση των τεχνικών μερών που
περιγράφονται παραπάνω, το εργαλείο CAD
είναι πολύ χρήσιμο. Χρησιμοποιείται για να
δημιουργεί μοντέλα κινούμενα με κάθε
λεπτομέρεια όσο πιο κοντά στην
πραγματικότητα είναι δυνατόν.
Ίσως το πιο ενδιαφέρον κομμάτι
εφαρμογής του computer animation. Στις μέρες μας.,
όλο και περισσότερες ταινίες κάνουν χρήση
εδικών εφέ από Η/Υ, και αυτό οφείλεται σε
πολλούς λόγους. Πρώτα από όλα αυτός είναι ο
μόνος τρόπος προβολής μερικών σκηνών που
είναι απίθανο να γυριστούν στην
πραγματικότητα. Κύριο παράδειγμα τέτοιων
σκηνών αποτελούν στα έργα επιστημονικής
φαντασίας οι μάχες σε με διαστημόπλοια και
εξωγήινα όντα. Άλλος λόγος είναι ότι
σκηνικά πολύ ακριβά σε χρόνο και χρήμα
υλοποίησής τους τώρα μπορούν να
παρακαμφθούν με τη χρήση των Η/Υ. Σκηνικά
που περιλαμβάνουν φαντασμαγορικά κτίρια,
και αίθουσες τώρα σχεδιάζονται μέσω Η/Υ, και
οι πρωταγωνιστές προβάλλονται πάνω σε αυτά.
Ο συνήθης τρόπος παραγωγής του έργου
είναι το ξεχωριστό γύρισμα και εγγραφή του
φιλμ με τους ηθοποιούς και το περιβάλλον,
και η σύνθεση μετέπειτα στο εργαστήριο Η/Υ,
προσαρμόζοντας και τα ανάλογα εδικά εφέ από
πάνω. Τέτοιες ταινίες έχουμε αρκετές στη
σύγχρονη εποχή, με τρανά παραδείγματα το Star
Wars και το Star Trek. Τελευταίο μεγάλο επίτευγμα
αποτέλεσε και το “Jurassic Park” όπου
Δεινόσαυροι όλων των τύπων δημιουργήθηκαν
μέσα σε Η/Υ σαν μοντέλα τρισδιάστατα,
παράγοντας ένα υπέρ του δέοντος πειστικό
αποτέλεσμα.
Η σωστή εκπαίδευση των στρατιωτών, ώστε να αντεπεξέλθουν σωστά σε πολεμικές συνθήκες είναι το πιο βασικό για την δημιουργία αποτελεσματικού στρατού. Για πρακτικούς λόγους και σκοπούς, προγράμματα προσομοίωσης έχουνε αφοσιωθεί σε αυτό το σκοπό. Σε ειδικά αναπτυγμένους και σχεδιασμένους χώρους, οι στρατιώτες εκπαιδεύονται με αυτά τα προγράμματα, μαθαίνοντας το χειρισμό αεροπλάνων, υποβρυχίων και τανκ σε κατάσταση πολέμου, χωρίς οικονομικές, κτιριακές και ανθρώπινες απώλειες. Έτσι ο εκπαιδευόμενος μαθαίνει κάνοντας λάθη που δεν θεωρούνται μοιραία, και αποκτά παρόμοια εμπειρία με αυτή μιας πραγματικής πολεμικής κατάστασης.
Χρησιμοποιώντας τον εξομοιωτή μπορούμε
να εναλλάσσουμε κατά βούληση τις συνθήκες
της άσκησης, καλύπτοντας μεγαλύτερα πεδία
και περισσότερα σενάρια, αφήνοντας τον
εκπαιδευόμενο να αντιμετωπίσει πολλές και
διαφορετικές καταστάσεις πλουτίζοντας τις
εμπειρίες του περισσότερο.
Το animation έχει συμβάλει στην ποιότητα με
την οποία προβάλλονται προγράμματα και
εκπομπές στην τηλεόραση. Πολύχρωμα και
ευχάριστα γραφικά, προσελκύουν τον θεατή
και προσδίδουν έναν αέρα ποιότητος στην
τηλεόραση. Αυτά έχουν εισέλθει στα
περισσότερα προγράμματα της τηλεόρασης,
καθιστώντας την ευχάριστη ακόμα και σε
περιπτώσεις ανιαρές που ο θεατής περιμένει
την αλλαγή προγράμματος η κατά την πρόβλεψη
του καιρού για παράδειγμα, προσθέτοντας
εικόνες και σχήματα ευχάριστα και
καλοσχεδιασμένα.
Προτού αναπτυχθεί το computer animation, τα κινούμενα σχέδια σχεδιάζονταν και δημιουργούνταν σε χαρτί, σύμφωνα με την μέθοδο της κυψέλης. Για να παραχθεί μία και μόνο κίνηση ο σχεδιαστής υποχρεούνταν να σχεδιάσει ένα ένα τα καρέ από την αρχή, με μικρή διαφορά μεταξύ τους ώστε να παραχθεί τελικά η κίνηση η οποία άρχιζε από το πρώτο καρέ και τελείωνε στο τελευταίο. Με τις μεθόδους που περιγράψαμε πρωτύτερα στην θεωρία βελτιώθηκε κατακόρυφα η απόδοση και η ποιότητα με αποτέλεσμα το κινούμενο σχέδιο να θεωρείται ουσιαστικά video, και να ξεγελάει το ανθρώπινο μάτι με χαρακτηριστική ευκολία.