Artigo cacique wcseit2013

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Artigo cacique wcseit2013

  1. 1. Proposta de linguagem de padrões utilizados em storyboards para geração semiautomática de animações digitais. Pedro Henrique Cacique Braga1, Ismar Frango Silveira2 Abstract  Animation is a multi-disciplinary art form, involving drawing, sculpture, modeling, dancing, computer science, among others. Among several steps of creating an animation, pre-production is the stage in which artists can explore their creativity, experimenting with different options to convey their ideas. The main tool of the pre-production is the storyboard, which allows the artist to tell his story through keyframe animation. In order to assist the artist in producing the storyboard, this paper aims to establish a pattern language used to represent the movement of characters and scene features, such as lighting and camera movements. Along this pattern language, are presented a computational architecture capable of generating simple animations that allow users to experience the composition of each scene and decide on its final form. Index Terms  Animation, Digital Image Processing, Pattern Recognition, Pre-production, Storyboard INTRODUÇÃO A arte do Cinema de Animação vem encantando o mundo desde o começo do século XX. O fascínio pelo desenho e a ilusão do movimento moveu grandes artistas como Émile Cohl, James Stuart Blackton, Walt Disney, entre muitos outros a criar dispositivos e técnicas para apresentar seus desenhos de formas inusitadas, sempre buscando entreter seus espectadores ao máximo. A animação tradicional é uma das formas de apresentação do cinema que abrange diferentes áreas do conhecimento, expandindo os limites das técnicas artísticas e buscando auxílio na tecnologia para obter resultados cada vez mais fascinantes. [3] Grandes estúdios como Hanna Barbera, Disney Pixar e Dreamworks regem as pesquisas nos métodos de animação bi e tridimensionais, buscando aperfeiçoar o processo de criação, sem perder o aspecto mais importante: a criatividade do artista. [5] A tradição da sobreposição dos desenhos ainda é o que guia animadores iniciantes ou experientes na criação de seus projetos. Esta teoria segue sendo a base dos novos processos e tem gerado novas pesquisas e métodos de animação. [1] A pré-produção de um filme de animação passa por uma série de estágios de criação, começando pela ideia inicial da história, que gera os conceitos de personagens, cenários e comportamentos de iluminação. Em seguida, uma série de estudos sobre o tema é realizada para garantir a veracidade 1 dos conceitos. São apresentadas as ideias em uma série de imagens dispostas sequencialmente. Este procedimento é conhecido como Storyboard. Este projeto de pesquisa pretende atuar sobre o processo de criação dos Storyboards e permitir ao artista gerar animações semiautomáticas de seus desenhos, para que a apresentação de suas ideias passe por uma avaliação rápida quadro a quadro antes de ser finalizada. Este artigo apresenta ainda a primeira etapa do trabalho, caracterizada pela extração das regiões específicas do storyboard que contém informações de padrões de movimento. DESENVOLVIMENTO DA ANIMAÇÃO TRADICIONAL “A história da animação é particularmente significativa na demonstração de como a relação entre técnica e estética na produção visual da arte é indissolúvel e vital.” [6] A palavra “animação”, do latim animare, significa literalmente “dar vida a”. Este termo não foi utilizado desde o começo do desenvolvimento da técnica, mas a partir do século XX. [7] Assim sendo, a animação, mesmo sendo enquadrada no campo das Artes Visuais, tem o movimento como base de sua existência. A animação tradicional é caracterizada pela apresentação de muitas imagens que, vistas rapidamente, dão a impressão de estarem em movimento. Alguns historiadores da Arte datam o início da técnica no período pré-histórico, quando o homem começou a desenhar o seu cotidiano nas paredes de suas cavernas. O desejo por expressar o movimento de suas caças pode ser encarado como os primórdios da animação tradicional. Outra sugestão da técnica é o Homem Vitruviano, de Leonardo Da Vinci, que apresentando o dobro da quantidade de membros de um ser humano, sugere o movimento dos mesmos. Apesar das inúmeras situações históricas que sugerem o começo da animação, foi no século XVIII, na Europa, durante o período do Renascimento, que começaram a surgir técnicas e dispositivos para pôr em prática a animação como se conhece atualmente. Durante a idade das luzes, vários nomes foram de vital importância para a idealização da imagem em movimento. Athanasius Kircher, em 1645, com seu dispositivo rudimentar, feito com uma lamparina e uma lente esférica, Pedro Henrique Cacique Braga, Aluno do programa de Doutorado em Engenharia Elétrica da Universidade Presbiteriana Mackenzie - São Paulo, SP, Brazil, phcacique@gmail.com 2 Ismar Frango Silveira - Professor do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Engenharia Elétrica (Mestrado e Doutorado) – São Paulo, SP, Brazil, ismarfrango@gmail.com
  2. 2. projetava imagens na parede com o intuito de pregar o evangelho e catequizar os não cristãos romanos. [8] Aperfeiçoando a ideia de Kircher, o holandês Pieter van Musschenbroek criou um dispositivo circular giratório para mostrar que uma sequência de imagens poderia ser projetada como proposto há pouco mais de um século. Foi assim que em 1736 foram exibidas as primeiras cenas animadas da história. [9] Em meados do século XVIII a lanterna mágica proposta por Kircher e aperfeiçoada por Musschenbroek já era bastante popular na Europa e inúmeras exibições de animações eram feitas sem nenhum visível progresso tecnológico. Foi em 1974, em Paris, que Etienne Gaspard Robert lançou seu espetáculo Fantasmagorie. O grande diferencial de seu show estava no ambiente em que ele era apresentado. “Robertson”, como se autodenominou, criou um ambiente nvolto de fumaça e esqueletos pendurados que aumentavam o clima esperado pela exibição. [6] A projeção também já não era feita sobre a parede, mas sobre materiais que aumentavam a ilusão, como fumaça e telas de gaze embebidas de parafina translúcida. As bordas da imagem foram mascaradas, para que não se observasse mais o círculo perfeito da projeção, misturando realidade e animação. “O artista é um ilusionista e, como tal, deve buscar transcender a matéria ou a técnica com a qual lida, ludibriando o espectador. O cientista deve atuar exatamente o contrário, lidando com regras claras e mantendo-se firmemente ligado à natureza das coisas.” [6] Pela história, percebe-se que as maiores inovações tecnológicas surgiram quando essa barreira entre arte e ciência foi transposta. Inúmeros outros dispositivos surgiram a partir de tais ideias, como o zoostropo, o fenaquistocópio e o praxinoscópio, por exemplo, que se utilizavam da premissa de discos com uma sequencia de imagens que, quando girados, garantiam a ilusão do movimento. Paralelamente ao desenvolvimento de tais técnicas, o cinema surgia com grande pompa sobretudo na Europa. Grandes nomes começaram a ser ouvidos, como Georges Méliès e seus incríveis efeitos especiais. Seu principal facínio foram os cortes nas películas dos filmes, acrescentando pequenos quadros entre cenas. Este feito causou grande admiração e seu trabalho é considerado um dos pais do cinema atual. [2] O primeiro desenho animado, como conhecido hoje, foi conhecido como “Humorous Phases of Funny Faces”, de James Stuart Blackton, exibido pela primeira vez em 1906, na Inglaterra. Depois disso surgiram outros fantásticos trabalhos como “The Enchanted Drawing”, de Thomas Edison e “The Haunted Hotel” de J. Stuart Blackton.[6] A partir de então, os grandes estúdios como Warner e Hanna Barbera foram se estabelecendo como os principais produtores de animações, mas foi Walt Disney quem soube aproveitar as oportunidades da criação de animações voltadas para o entretenimento. Devido à sua grande sensibilidade artística e seu profundo conhecimento sobre cinema, estabeleceu os princípios fundamentais da animação, que servem de guia até os dias atuais. COMPOSIÇÃO DA CENA Outro princípio importante ao se criar um storyboard é a composição da cena. A disposição com que os elementos se apresentam no espaço influencia bastante na narrativa da história. A regra mais comum para composição é conhecida popularmente como a Regra dos Terços. É recomendado que se divida a cena em três porções iguais na horizontal e três na vertical. A cena então torna-se em um frame balanceado. Segundo a mesma regra, não é recomendado posicionar um personagem no centro das divisões, mas se posicionado sobre uma das linhas horizontais ou verticais, a cena torna-se mais interessante. [1] FIGURA. 1 COMPOSIÇÃO DE CENA – REGRA DOS TERÇOS A cena torna-se ainda mais sólida se o personagem se localiza em um dos pontos de encontro das divisões anteriores.
  3. 3. Pode-se observar na Figura 1 que, em ambos os quadros, o personagem é localizado nos pontos de intersecção das retas divisórias. A observação deste posicionamento traduz os sentimentos expressos pelo artista em cada quadro da sequencia. Um cenário, por exemplo, pode ser localizado nos 3 quadros inferiores reflete o preenchimento da cena com espaços livres e abertos. Caso a linha do horizonte se encontre nos três quadros superiores, o espaço relacionado ao céu é bastante reduzido, causando sentimentos de clausura e falta de oxigênio. Observa-se ainda na Figura 1 (a) que o personagem colocado estrategicamente na intersecção inferior causa no espectador o sentimento de que o personagem está sendo dominado por um opressor. De forma análoga, o personagem se encontra no controle da situação quando posicionado na intersecção superior, conforme visto na Figura 1 (b). A animação, diferente de uma ilustração estática, requer rápida compreensão do espectador sobre todo o contexto do quadro, os elementos de cenário e dos sentimentos que envolvem a trama. A composição correta garante que o expectador retire o máximo de informações possíveis de uma cena em pouco tempo de exposição. Uma técnica bastante utilizada é dispor os elementos criando formas geométricas conhecidas, como triângulos e trapézios, ou ainda letras, como C, D, S, Z, etc. A cena apresentada na Figura 2(a) pode rápidamente ser ttraduzida em uma forma triangular simples, indicando ao expectador o ponto focal da cena, que recai sobre o herói da história. PLANEJAMENTO DO STORYBOARD Planejar o storyboard é o trabalho de criar um filme uma vez que a narrativa e a composição da história estão prontos. Geralmente este planejamento flui de uma sequencia de ações pequenas a outra, sendo agrupadas em um número de quadros, responsáveis por uma parte da história. A parte mais importante deste trabalho é compreender bem a narrativa da história para poder escolher os quadros que melhor definem esta experiência. É nesta fase da produção que os princípios de animação propostos por Disney e pelos conceitos de composição explorados anteriormente devem ser fielmente observados para transmitir o conhecimento da história e manter o foco desejado em cada sequencia. Uma vez que a maior parte dos storyboards são baseados em sequencias e quadros, é preciso elucidar as diferenças entre os dois termos. Sequencias contem um grupo de quadros que têm em comum a continuação de uma ação, desde o momento em que ela é concebida à sua execução. A finalização de uma sequencia salta em tempo e/ou espaço para o início de outra sequencia. Quadro é a unidade básica de uma composição cinematográfica. Um quadro não apresenta cortes na cena física. A compreensão da ordem de quadros diferentes, mas consecutivos e a natureza de cada um deles é fundamental para a coerência do aspecto visual e do estulo narrativo do filme. TIPOS DE QUADROS Uma organização das categorias dos quadros sugere que estes podem ser agrupados de acordo com o ponto de vista da cena. Esta categorização enfatiza principalmente os aspectos psicológicos da cena. Um personagem filmado de uma mesma distância, mas com diferentes pontos de vista representa inúmeras interpretações da cena. Uma câmera posicionada na linha do horizonte (horizontal level), garante a maior objetividade da narrativa, já que se pode enxergar na narrativa o que seria visto naturalmente na realidade. Constitui em um ponto de vista perto do que os olhos vêem naturalmente e comunica tranquilidade e naturalidade ao observador. A segunda categoria é a câmera superior (down shot). Esta visão de cima para baixo cria uma sensção de inferioridade do indivíduo focal. Em contrapartida, uma câmera inferior (up shot) acentua a perspectiva, achatando os personagens ou fazendo-os maiores do que realmente são. São quadros usados geralmente para representar a visão do personagem oprimido. Existe ainda uma quarta categoria conhecida como Tilt. Para este tipo de cena, a câmera é deslizada levemente no sentido horizontal. A imagem parece assim ligeiramente distorcida e passa ao expectador um senso de balanço ou ainda de queda. É bastante utilizada para representar o caos da cena ou transmitir os sentimentos desbalanceados de um personagem. MOVIMENTO DE CÂMERA Com o movimento de câmera pode-se descrever uma cena através do movimento de uma direção a outra do cenátio. Os mais tradicionais movimentos de câmera são apresentados a seguir.  Tracking in / tracking out é o movimento que segue para dentro ou fora da região de interesse. Neste caso a câmera segue um objeto em seu movimento principal entrando ou saindo da cena.  Pan é a animação tradicional dos cartoons, na qual o fundo de cena é movido de um lado a outro na direção horizontal ou vertical.  Movimentos de Zoom garantem a aproximação ou distanciamento de um objeto ou ponto do cenário.  Zip Pan é semelhante ao Pan, mas realizado em um curto intervalo de tempo. Geralmente é representado por traços borrados e desfocados.
  4. 4. ELABORAÇÃO DO STORYBOARD Observando os princípios relacionados, o storyboard conta a história do filme por completo. Sua estrutura pode variar de estúdio a estúdio, entretanto o seu conteúdo é o cerne do filme construído. São elementos presentes no storyboard: número, tamanho e duração de um quadro em uma sequencia, relação entre quadros de uma mesma sequencia e de diferentes tomadas. Além dos desenhos, existem anotações sobre composição, iluminação, transições, movimentos de câmera diálogos e descrições da ação. Pode-se ainda acompanhar aspectos relacionados ao ritmo do filme. Pensando em toda a informação existente no storyboard, o artista deve sintetizar suas ideias e explicá-las usando as ferramentas disponíveis. A distribuição dos elementos na página é formatada por cada estúdio, mantendo apenas as informações que julgam necessárias para a compreensão de cada quadro. Geralmente, utilizam-se de 4 a 8 quadros por página junto com textos de diálogos e símbolos que representam cada característica do quadro. PROPOSTA DE PADRONIZAÇÃO Apesar de não existir um modelo de storyboard único considerado como a melhor forma, as características determinadas anteriormente são comuns a curta ou longa metragens. Este trabalho pretende padronizar os símbolos gráficos que representam cada ação, movimento de câmera, composição. O trabalho de padronização é baseado no estudo de caso de grandes e pequenos estúdios, bem como no estudo da semiótca. Os símbolos serão categorizados de acordo com as suas funções e representados de forma coerente e simplificada. Cada signo deve conter informação suficiente para rápido entendimento e diferenciação por dispositivos computacionais e também por artistas responsáveis pela préprodução e direção do filme. A Figura 3 contém um exemplo de símbolos de movimento de personagem. Este representa a entrada e saída de cena do personagem. Observa-se a composição que direciona a compreensão da cena, mostrando os aspectos psicológicos do momento no qual o personagem atravessa um espaço de forma determinada. Neste caso, a câmera e o cenário permanecem fixos, liberando o movimento ao protagonista. Os símbolos apresentados na Figura 4 são comumente encontrados em storyboards diversos pois em sua simplicidade são capazes de representar a ideia completa do movimento. Entretanto existem movimentos complexos que podem não ser facilmente representados ou ainda confundidos com outros. Um exemplo clássico seria o movimento de pan, que também representa uma atuação horizontal e poderia facilmente ser confundido com o símbolo apresentado. Para este mesmo quadro, o animador responsável poderia interpretar um movimento de pan, tracking ou ainda zoom in e out. A padronização dos símbolos busca unificar grande parte dos símbolos que representam a mesma ideia, garantindo a interpretação correta do storyboard por todos os membros da equipe. RECONHECIMENTO DE SÍMBOLOS Após a padronização, este trabalho propõe um sistema de reconhecimento dos símbolos e geração semiautomática de animações. O sistema deve ser capaz de identificar os símbolos utilizando uma câmera simples. O processo de visão computacional começa com a separação dos signos em cada quadro. FIGURA. 3 FIGURA. 4 REPRESENTAÇÃO DE TRACKING IN E OUT EXTRAÇÃO DOS SÍMBOLOS DE ESTUDO
  5. 5. Os primeiros testes de segmentação já começaram a ser realizados, conforme visto na Figura 4. O primeiro teste é baseado na segmentação de uma imagem por escalas de cores. Para este estudo são levadas em consideração imagens que possuem o seguinte padrão de cores:  Azul – estrutura base dos desenhos e indícios de iluminação.  Preto – Arte final dos desenhos  Vermelho – simbologia dos atos de cena. A segmentação por cores vermelhas (apenas a informação desejada) pode ser feita de maneira mais simples por meio de limiarizações simples. No caso em questão, foi utilizado a subtração das cores, isto é, tomando como base o canal vermelho, do modelo RGB de cores, foram subtraídos os valores dos canais azul e verde. Este método é bastante eficiente para imagens com brilho e contraste balanceados e com predominância do vermelho puro. Observou-se que para imagens com diferentes tonalidades de vermelho, as regiões de interesse foram encontradas corretamente, mas os símbolos não foram corretamente delimitados. Outros métodos de segmentação estão sendo estudados para determinar a melhor metodologia a ser adotada. Uma vez que os símbolos são localizados, deve-se pensar em métodos de reconhecimento por inteligência artificial. Algoritmos Genéticos ou Redes Neurais Artificiais são métodos que se comportam bem no reconhecimento de padrões simples. Cada linguagem apresenta padrões em uma sequência que determina uma lógica inteligível para transmissão de uma ideia. [11] Uma linguagem é composta por três pontos principais:  Vocabulário – conjunto de símbolos que fazem parte da linguagem.  Sintaxe – como os símbolos do vocabulário se conectam de forma inteligível.  Gramática – determina como uma ideia pode ser expressa através da linguagem estabelecida. Uma vez estabelecidos o vocabulário e a sintaxe, a gramática torna-se responsável pela validação dos padrões para reconhecimento da linguagem. CONCLUSÕES O storyboard é o principal método narrativo presente na pré-produção de animações tradicionais. Seu entendimento é de suma importância para a coesão e coerência do processo criativo. Apesar das práticas serem comuns nas diferentes linhas de produção, cada estúdio mantém o seu padrão, impossibilitando a comunicação entre seus artistas. É importante padronizar a comunicação para o melhor entendimento das etapas do processo. Ao final deste trabalho espera-se determinar um sistema unificado de padrões que representem os princípios de criação de storyboards previstos neste artigo. Será apresentada uma proposta de linguagem capaz de reconhecer e traduzir o objetivo de cada símbolo presente no storyboard. Um estudo vem sendo desenvolvido sobre as principais anotações nesta etapa do processo, a fim de categorizá-las e gerar a linguagem de padrões específica e invariante ao idioma nativo. Como prova de conceito, será criado um sistema simples de reconhecimento dos padrões desenvolvidos e gerar, por meio da informação extraída, animações simples para visualização dos conceitos de animação. O intuito de tal software não é gerar o produto final, mas permitir ao artista a visualização de uma animação semiautomática de cada quadro criado no storyboard, propiciando ao autor a visualização parcial de sua ideia antes da finalização dos seus conceitos. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio do Fundo Mackenzie de Pesquisa (MackPesquisa). REFERÊNCIAS [1] S. Càmara, All about techiniques in drawing for animation production. An indispensable manual for artists, New York: Barron's Educational Series, 2006. [2] P. Wells, The Fundamentals of Animation, New York: AVA Publishing SA, 2006. [3] A. Chong, Animación Digital, Barcelona: Blume, 2010. [4] B. Purves, Stop Motion, Barcelona: AVA Publishing SA, 2010. [5] P. Wells, Desenho para Animação, Porto Alegre: Bookman, 2012. [6] A. Lucena Jr., Arte da Animação: Técnica e Estética Através da História, São Paulo: Editora Senac, 2005. [7] C. Solomon, The Art of the Animated Image: An Analogy, Los Angeles: The American Film Institut, 1987. [8] R. Valliera e N. McLaren, Manipulator of Movement, 1982: University of Delaware Press, Newark. [9] C. Solomon, The History of Animation, New York: Wing Books, 1994. [10] O. Johnston, The Ilusion of Life, Disney Editions, 1995. [11] J. E. Hopcroft, J. D. Ullman e R. Motwani, Introducao A Teoria Dos Automatos Linguagens e Computação, Ed. Campus, 2002.

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