segunda-feira, 5 de maio de 2008

Motion Capture - Introdução à Tecnologia


O conceito de Animação é antigo, tendo sido pela primeira vez utilizado pelo cartunista Winsor McKey, em 1911. Winsor conseguiu obter o movimento de um personagem desenhando-o em múltiplos pedaços de papel, que eram visualizados segundo uma certa taxa de amostragem.

A evolução das técnicas de animação se deu vagarosamente até a utilização de computadores como ferramenta de desenho. Para produzir o desenho animado "Branca de Neve e os Sete Anões", os estúdios Walt Disney precisaram desenhar cerca 250.000 quadros, o que tornava impraticável produções desse tipo. Foi nos estúdios Disney que surgiram técnicas como keyframing, que ainda são utilizadas nos modernos sistemas de animação.

O uso de computadores facilita bastante o processo de criação de animações pois todo o trabalho de interpolação entre os quadros-chave de uma animação é realizado automaticamente. Os animadores profissionais têm à disposição todo um conjunto de técnicas de animação como keyframing, simulação e cinemática. No entanto, certos tipos de movimentos encontrados no mundo real são extremamente complexos para serem representados por meio destas técnicas, devido ao seu alto grau de complexidade. Técnicas como keyframing e cinemática são impraticáveis para representar movimentos como o caminhar humano, devido à enorme quantidade de articulações existentes; e o uso de simulação numérica ainda é computacionalmente caro. A solução encontrada foi capturar os movimentos dos objetos reais e então inserí-los no modelo tridimensional criado no computador.

Antes de aparecer pela primeira vez em produtos comerciais, em 1993, uma das poucas formas de capturar movimentos para gerar animações era através de um processo chamado rotoscoping, que consistia em desenhar o movimento dos personagens animados sobre imagens de atores reais realizando o movimento desejado, gerando assim animações bidimensionais. O uso de rotoscoping para a geração de animações 3D era limitado, uma vez que os animadores trabalhavam apenas com imagens 2D e não possuiam nenhuma informação tridimensional.

Uma outra forma criativa e inteligente de representar movimentos humanos no computador foi desenvolvida no laboratório de computação gráfica do Instituto de Tecnologia da Universidade de Nova Iorque. A técnica consistia em refletir na tela do computador imagens de um dançarino real, que serviriam de guia para a animação de um ator sintético no computador, utilizando técnicas de cinemática tradicional e keyframing. A reflexão da imagem na tela era feita através de um espelho especial.

Evolução da técnica de rotoscoping, Motion Capture, também conhecida como Performance Animation, consiste em capturar a posição e/ou orientação de objetos reais através de processos óticos ou magnéticos. O conjunto de dados capturados contendo a informação sobre os movimentos é inserido e mapeado nos modelos 3D dos objetos no computador. Esta tecnologia é recente e ainda possui algumas limitações, porém atualmente sua utilização é ampla, e vai desde filmes como o Toy Story da Pixar, até jogos de computador como o Virtua Fighter, da Sega.

Neste texto usaremos a palavra Motion Capture ou sua abreviação MC, para representar o processo de captura em geral. O termo Performance Animation é geralmente utilizado para designar o processo onde os dados capturados do ator são utilizados diretamente (em tempo real) na animação como, por exemplo, o personagem animado Moxy, da Cartoon Network.

É importante ressaltar que, apesar de ser amplamente utilizada para a captura de movimentos humanos, Motion Capture pode ser utilizada para capturar o movimento de praticamente qualquer objeto existente no nosso mundo. Neste trabalho, daremos ênfase a movimentos capturados de seres humanos.

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