Animaation tuotanto ja kuvaustekniikat peleissä

Animaation tuotanto ja kuvaustekniikat peleissä Mika Timonen Helsinki 29.4.2006 HELSINGIN YLIOPISTO Tietojenkäsittelytieteen laitos

i Tiedekunta Matemaattis-luonnontieteellinen Laitos Tietojenkäsittelytieteen Tekijä Författare Author Mika Timonen Työn nimi Arbetets titel Title Animaationtuotanto ja kuvaustekniikat peleissä Oppiaine Läroämne Subject Ohjelmistotuotanto ja tietokonepelit seminaari Työn laji Arbetets art Level Seminaarikirjoitus Tiivistelmä Referat Abstract Aika Datum Month and year 29.4.2006 Sivumäärä Sidoantal Number of pages 11 Kirjoitelma käsittelee animaation tuotantoprosessia sekä sen kuvaustekniikoita peleissä. Animaation tuotannossa käsitellään avainkuvien tuotantoa ja käyttöä pintakerroksen, luurangon ja verteksien painotuksen avulla. Tämän lisäksi kirjoitelma käsittelee kuvaustekniikoita, joita voidaan käyttää animaatiossa pelitunnelman syventämiseen. Kuvausmenetelmiä käytetään muun muassa alku-, väli- ja loppuanimaatioissa elokuvamaisen tunnelman luontiin. ACM Computing Classification System (CCS): I.3.7 [Three-Dimensional Graphics and Realism] Avainsanat Nyckelord Keywords Animaation tuotanto, kuvaus, kuvaustekniikat Säilytyspaikka Förvaringsställe Where deposited Muita tietoja övriga uppgifter Additional information

Sisältö 1 JOHDANTO... 1 2 ANIMAATIO... 1 2.1 ANIMOIJAT VASTUU JA ODOTUKSET... 1 2.2 HAHMOANIMOINNIN TUOTANTOKETJU... 2 2.2.1 Suunnittelu... 2 2.2.2 Pintakerroksen mallinnus... 3 2.2.3 Luurangon luonti... 4 2.2.4 Pintakerroksen liittäminen luurankoon... 6 2.2.5 Avainkuvat... 7 3 KUVAUSTEKNIIKOIDEN KÄYTTÖ ANIMAATIOSSA... 8 3.1 KUVAUKSEN KÄYTTÄMINEN PELEISSÄ... 8 3.2 KUVAUSTILANTEET PELEISSÄ... 9 3.2.1 Palkinto... 9 3.2.2 Tempon muutos... 9 3.2.3 Juonen kehitys... 9 3.2.4 Vihjeet ja ohjeet... 10 3.3 KUVAUKSEN TEKNIIKAT... 10 3.3.1 Esirenderöity animaatio... 10 3.3.2 Pelimoottorilla tehty animaatio... 10 4 YHTEENVETO... 11 LÄHTEET... 11 ii

1 1 Johdanto Ihminen on yrittänyt esittää liikettä piirustuksissa historian alkuajoista lähtien. Jo kivikautisissa luolamaalauksissa eläimille on piirretty useita jalkoja ääriasentoihin, mikä on selvä merkki liikkeestä. Viihdeteollisuudessa animaatio on ollut tuttu kerrontatekniikka jo 1900-luvun alusta lähtien. Tuolloin nähtiin ensimmäiset piirretyt elokuvat, jotka esittivät jotain yksinkertaista liikettä toistuvilla kuvasarjoilla [WikiA]. Tästä kului noin seitsemänkymmentä vuotta, ennen kuin käsin piirretylle animaatiolle tarvittiin vaihtoehtoja. Kun 1970-luvulla tietokonepelaamisesta tuli osa populaarikulttuuria, tarvittiin tapa esittää dynaamiset pelitilanteet ruudulla. Tarkkaa aikaa ja paikkaa tietokone animoinnin synnylle on vaikea sanoa, mutta se on varmaa että tietokonepelaaminen antoi hurjan potkun eteenpäin. Tuosta lähtien animaatio on ollut erittäin tärkeässä roolissa tietokonepeleissä sekä pelattavuuden että pelitunnelman kannalta. Näin animaation merkitys ei lopu pelkästään liikkeen kuvaamiseen, vaan se on paljon syvällisempi. Huono animaatio voi haitata pelattavuutta ja pelitunnelmaa niin paljon, ettei peliä voi tai halua pelata. Esimerkiksi tökkivä animaatio voi syödä pelattavuutta niin paljon, että peliä on mahdotonta pelata. Animaatioon liittyy myös elokuvista tuttuja kuvaustekniikoita, jota käytetään kerronnan välineenä pelitunnelman ja pelaajan tunteiden kohottamiseen sekä pelaajan toiminnan ohjaamiseen. Nykyään kun peleistä pyritään tekemään enemmän ja enemmän elokuvamaisempia, on kuvauksen merkitys kasvanut erittäin suureksi. Tämä kirjoitelma käsittelee pelianimoinnin tuotantoketjua ja animoinnin ilmaisun tehosteena käytettävää kuvausta. Luku 2 keskittyy tarkastelemaan hahmoanimointia ja hahmoanimoinnin tuotantoketjua. Luku 3 taas käsittelee kuvaustekniikoiden käyttöä animaatiossa kerronnan välineenä. Luvussa katsastetaan ensin, kuinka kuvausta (cinematography) voidaan hyödyntää peleissä ja miksi kuvaustekniikoiden käyttö on nykyään niin tärkeää. Tämän jälkeen tutustutaan kuvauksen esittämiseen käytettyihin tekniikoihin. Tämä kirjoitus perustuu Steve Rabinin kirjan Introduction to Game Development lukuihin 6.7 ja 6.8, jotka löytyvät sivuilta 745-782. 2 Animaatio On itsestään selvää, että animaatio on äärimmäisen tärkeä osa-alue peleissä ja näin myös peliohjelmoinnissa, mutta sen merkitys ei jää pelkästään liikkeen mallinnukseen. Sillä on erittäin suuri merkitys myös pelitunnelman luonnissa. Tämä luku käsittelee animoinnin tuotantoa, aloittaen kuitenkin itse animoijista ja animoijiin kohdistuvista odotuksista sekä vastuualueista. Luku 2.2 käsittelee itse animaation tuotantoa, keskittyen hahmoanimoinnin tuotantoketjuun. 2.1 Animoijat Vastuu ja odotukset Animoijan suurin työalue on nykyään hahmoanimointi. Olipa hahmo sitten Gordon Freeman Half-Lifesta tai Mini Cooper GT Legendsista, on sen animointi sekä tärkeintä

että työläintä. Jos animoija epäonnistuu työssään, näkyy se välittömästi pelissä. Tämä luku käsittelee animoijien vastuu- ja osaamisalueita sekä odotuksia, joita animoijille asetetaan. Animoijien oletetaan osaavan tietysti animoinnin peruskäsitteet sekä lisäksi animoinnin ajoituksen ja ajoituksen hyödyntämisen. Ajoituksella tarkoitetaan esimerkiksi liikkeessä sitä, kuinka käden liike seuraa vartalon liikettä. Tässä käden liike on täytynyt ajoittaa vartalon liikkeen mukaan realistisesti. Näin animoijien on osattava luoda myös erikoisempia liikkeitä, jotka näyttävät realistisilta animaation pyöriessä. Grafiikan käydessä yhä tarkemmaksi ja pelimekaniikan yhä realistisemmaksi, on pelihahmojen animoinnista tullut yhä työläämpää ja vaativampaa. Tämä tarkoittaa, että animoijien on osattava muutakin kuin hyvä animointitekniikka. Esimerkiksi ihmishahmoja animoidessa on erittäin tärkeää, että animoija tuntee ihmisen anatomian, jotta animoija voi luoda realistista liikettä. Ilman tietoa, kuinka ihmisen nivelet ja lihakset toimivat, ei tämä ole mahdollista. Animoijien vastuualueisiin kuuluu ensinnäkin erilaisten kohteiden ja hahmojen animointi käsin. Lisäksi he luovat hahmojen luurankoja sekä testaavat ja muokkaavat liikettä [Rab05, 746-750]. Näistä asioista sekä muista vaatimuksista ja odotuksista kerrotaan lisää seuraavassa luvussa. 2.2 Hahmoanimoinnin tuotantoketju Kuten jo aiemmin on mainittu, pelihahmoja on monenlaisia. On ihmishahmoja, eläimiä, autoja ja muita elottomia esineitä. Näiden animointiprosessi on käytännössä samanlainen, varsinkin kun verrataan ihmisten ja eläinten animointia. Animointiprosessi voidaan esittää hyvinkin yksinkertaisesti: ensin luodaan hahmolle pintakerros (mesh) ja luuranko (skeleton). Tämän jälkeen pintakerros on asetettava luurankoon, jotta animoija tai hahmotaiteilija voi vaihdella hahmon asentoja. Näistä asennoista otetaan kuvia, jotka toimivat avainkuvina (key frame). Avainkuvat asetetaan aikajanalle tietyin välein, jonka jälkeen tietokone voi luoda animaation avainkuvien välille automaattisesti. Tämä luku käsittelee edellä mainittua prosessia aloittaen suunnittelusta ja jatkaen sitten pintakerroksen ja luurangon luontiin. Lopuksi tutustutaan pintakerroksen ja luurangon yhdistämiseen sekä avainkuvien luontiin ja käyttöön. 2.2.1 Suunnittelu Animaation suunnittelu muistuttaa vahvasti elokuvaohjaajalle tuttua elokuvan suunnittelua, sillä se on erittäin luova prosessi, koska animaatio vaikuttaa paljon hahmojen persoonallisuuteen. Animaatiolla voidaan nostaa esiin ja antaa luonnetta sellaiselle hahmolle, joka muussa tapauksessa voisi jäädä täysin sivurooliin. Elokuvaohjaaja joutuu miettimään tarkasti jokaisen oton, jotta näyttelijän hahmot esitetään juuri niin kuin halutaan. Huonosti sijoitettu kamera tai epäonnistunut näyttelijäsuoritus voi pilata täysin otoksen ja tehdä hallaa hahmon luonteelle. Tämä sama pätee myös animointiin. Ajatellaan, että hahmon halutaan näyttävän rohkealta ja vahvalta, mutta 2

huonolla kameran sijainnin tai hahmon kasvojen tai asennon animoinnin suunnittelulla on erittäin helppo saada hahmo näyttämään esimerkiksi pelokkaalta. Animaation suunnittelussa käytetään elokuvasuunnittelusta tuttuja keinoja, kuten esimerkiksi kuvasarjoja (storyboard), joissa animaatioketju tai otos on kuvattu tarkasti sarjalla kuvia. Lisäksi normaaleja käsikirjoituksia käytetään usein. Varsinkin kuvasarjat auttavat animoijaa luomaan haluttuja animaatioita, sillä niistä on mahdollista nähdä suoraan millaista animaatiota halutaan millaisesta kuvakulmasta, jolloin suunnitelmassa ei ole kovinkaan paljon tulkinnan varaa. Lisäksi kuvasarjoista nähdään hahmon asento, haluttu liikerata sekä jopa haluttu tunnetila. Jo tässä vaiheessa hahmoihin on mahdollista liittää tiettyjä hahmon persoonalle ominaisia liikkeitä ja toimintoja (trademark moves). Esimerkiksi hahmo voi hieroa nyrkkejä kävellessä tai kävellä varpaillaan. Näin on siis selvää, että mitä tarkemmat kuvasarjat tehdään suunnitteluvaiheessa, sitä todennäköisempää on ettei animoija törmää suuriin ongelmiin toteutuksessa. Kuten suunniteltaessa koreografiaa esimerkiksi tanssiin, kannattaa suunnittelussa luoda liikesarjaa kuvaava kaavio. Tämä pätee varsinkin suunniteltaessa liikesarjaa ihmishahmoa kuvaavalle hahmolle. Jotta liikesarja on mahdollista suunnitella tai toteuttaa edes välttävällä tasolla, täytyy suunnittelijan ja varsinkin animoijan tietää, kuinka liikesarja tehdään. Tämä tarkoittaa, että animoijan on itse opeteltava ja suoritettava tämä sarja (edes joten kuten), jotta hän tietäisi, kuinka esimerkiksi vartalon paino tasapainotetaan tai kuinka jäsenet liikkuvat liikesarjassa. Lisäksi, jotta animoija saisi hahmon näyttämään eri tunnetiloja, olisi hänen hyvä opiskella hieman näyttelyä vähintään tarkkailemalla näyttelijöiden tekemistä elokuvissa. Vähintä mitä animoija voi tehdä on harjoitella ilmeitä peilin edessä [Rab05, 751-752]. 2.2.2 Pintakerroksen mallinnus Pintakerros kuvaa pelihahmon, jonka pelaaja näkee ruudullaan. Sen luominen on yksi animoijan vastuualueista, joten se liittyy myös animaation tuotantoketjuun. Tämä luku ei käsittele koko pintakerroksen luontiprosessia, sillä se kuulu pikemminkin 3Dmallinnuksen ja teksturoinnin aihepiiriin. Sen sijaan tämä luku käsittelee muutamia huomioon otettavia asioita, joita animoijat eivät välttämättä ole aina ajatelleet. Kun luodaan pintakerrosmalleja, joissa on vähän polygoneja ja joiden täytyy liikkua ja vääntyä, täytyy animoijan ottaa huomioon monia asioita. Ensinnäkin, hahmon luonnissa ei ole järkevä jättää edes piilossa olevia pintoja mallintamatta, sillä on hyvinkin mahdollista, että nämä pinnat näkyvät jossain vaiheessa peliä. Esimerkiksi hahmolla, jolla on päällä pitkä takki, on takin alus alhaalta päin katsoen piilossa. On kuitenkin hyvinkin mahdollista, että pelissä tulee tilanne, jossa hahmoa kuvataan alhaalta päin (esimerkiksi hahmo seisoo jyrkänteen reunalla ja kuvakulma on pohjalta). Tällöin hahmon mallinnus ei näytä aidolta. 3

4 Kuva 1: toimivat pintakerrosmallit. Kun hahmon jäseniin lisätään taipumispisteitä ja liikettä, animoijan on pidettävä huolta, että jäsenet liikkuvat ja taipuvat aidosti. Tämä tarkoittaa, että hahmolle on täytynyt luoda riittävästi taipumispisteitä, jottei luurangon päälle lisätty pintakerros mene kasaan tai katkea. Jos näin käy, täytyy animoijan lisätä taipumispisteitä. Jos on kuitenkin odotettavissa, että pintakerros venyy, täytyy pintakerroksen päälle lisättävästä tekstuurista vähentää yksityiskohtia venymiskohdista, jottei venyminen olisi helposti havaittavissa. Kuvassa 1a nähdään hyvä ja huono esimerkki pintakerroksen taipumispisteiden käytöstä. Kuvassa 1b on esitetty esimerkki taipumispisteiden lisäyksestä [Rab05, 752-753]. 2.2.3 Luurangon luonti On erittäin todennäköistä, että animoija joutuu jossain vaiheessa animointiprosessia virittämään (rigging) pelihahmon. Virittämisellä tarkoitetaan pintakerroksen siirtämistä kontrollikehikon, kuten esimerkiksi luurangon päälle. Näitä kontrollikehikoita käytetään hahmon pintakerroksen muovaamiseen tai liikutteluun ja taivutukseen. Luurangot voidaan saada sopimaan minkä kokoiseen tai muotoiseen hahmoon tahansa. Luusto voidaan luoda yksinkertaisista muodoista, kuten esimerkiksi pitkästä kapeasta laatikosta tai timantista. Vastaavasti luu voi olla hyvinkin monimutkainen, kuten esimerkiksi tarkka kopio ihmisen lantiosta tai selkärangasta. Tärkeintä kuitenkin on, että luut antavat animoijalle helpon tavan muuttaa hahmon asentoja.

5 Kuva 2: esimerkkejä luurangoista sekä pintakerroksesta. Kuvassa 2a on esitetty luuranko, joka on tehty muistuttamaan ihmisen luurankoa. Tämä luuranko tulee valmiina erään animointiohjelman 3D-paketin mukana. Kuva 2b esittää taas hahmoa, joka on luotu pelkästään pintakerroksista, jotka on jaettu eri segmentteihin. Kuvassa olevat segmentit on tarkoituksella eroteltu toisistaan, jotta ne erottuvat paremmin. Oikeasti segmentit ovat kiinni toisissaan. Kuvassa 2c nähdään kombinaatio molemmista tavoista. Siinä yksinkertainen pintakerros on viritetty ihmismäiseen luurankoon. Jotta animaatiosta saataisiin mahdollisimman hyvää, täytyy animoijilla olla hyvä kontrolli viritettyyn hahmoon. Hyvä kontrolli saadaan kontrollipisteillä, joita jokainen 3Danimointiohjelma tarjoaa yhdistetyille luille. Nykyään, kun hahmot ovat erittäin monimutkaisia, tarvitaan yli sata kontrollipistettä yhteen hahmoon. Koska kontrollipisteitä on näin paljon, voi animoinnista tulla hyvinkin sekavaa ja monimutkaista. Animoijan täytyy tehdä enemmän kokeita, kuinka hahmon painopistettä siirrellään ja kuinka hahmo liikkuu asennosta toiseen. Mutta jos viritys on huono, sitä on vaikea kontrolloida, jolloin asennosta toiseen siirtyminen on vaikeampi toteuttaa. Hyvän tasapainon löytäminen on vaikeaa, mutta jos se löytyy, helpottuu animointiurakka selvästi. Luiden hyvä sijoittelu on myös erittäin tärkeää hyvän animaatiotuloksen saavuttamiseen. Hyvin suhteutetusta ja tarkasta mallista on helpompi nähdä ja ymmärtää pintakerroksen alla oleva luuranko, jolloin animointi on helpompaa. Kun luurankoa muodostetaan, on animoijan hyvä pitää mielessään pintakerroksen topologia ja miettiä, missä pintakerros joutuu vääntymään. Lisäksi on hyvän käytännön mukaista käyttää mahdollisimman vähän luita, sillä tällöin suorituksenaikainen hahmon hallinta ja animointi voi tapahtua nopeammin. Hyvä muistisääntö luiden määrän valintaan on olettaa, että mitä pienempi hahmo on ruudulla muihin hahmoihin verrattuna, sitä vähemmän luita tarvitaan koko hahmon näyttämiseen, koska tällöin pelaajan on mahdoton huomata pieniä (tai vähän suurempia) vivahde-eroja hahmon animaatiossa. Vastaavasti, mitä tärkeämpi tai suurempi hahmo on, sitä monimutkaisempaa viritystä tarvitaan realististen vivahde-erojen esittämiseen. Tästä hyvänä esimerkkinä käy käden animointi. Kuten fysiologiasta tiedämme, käsi on erittäin monimutkainen jäsen. Ensinnäkin se koostuu viidestä sormesta, joista taas jokai-

nen koostuu joko kahdesta tai kolmesta luusta. Tällaisen kohteen animointi on työläs ja suoritukseltaan suhteellisen raskas prosessi, joten sitä ei kannata tehdä usein. Jos hahmo ei ole tärkeä tai se on kaukana ruudulla, voidaan käsi esittää pelkästään yksinkertaisena möykkynä, josta ei erota sormia. Jos taas hahmo on suhteellisen lähellä, muttei ole tärkeä (eli pelaajan huomio ei kiinnity hahmoon pitkäksi aikaa), voidaan käsi mallintaa hieman tarkemmin, mutta sormien animointiin ei kannata kiinnittää paljoa huomiota. Toisin sanoen kädestä voi erottaa sormet, mutta sormet eivät liiku tai ne ovat yhdessä. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi lisäämällä yksinkertainen tekstuurikartta käden päälle, jolloin käsi on edelleen möykky, mutta siitä voi erottaa sormet. Jos taas hahmo on lähellä ruutua, kannattaa sormet animoida tarkasti. Mutta tällöinkään ei ole välttämätöntä käyttää kolmea luuta per sormi, sillä se vaatii paljon työtä sekä animoijalta että myös prosessorilta. Luita tulisi kuitenkin olla sen verran, että käden jokainen sormi toimii erikseen. Joissain tilanteissa on kannattavaa luoda useita virityksiä yhdelle hahmolle. Eri tavoin luodut viritykset tarjoavat erikoistuneemmat animaatiot sekä eri tilanteisiin että hahmon eri osiin. Esimerkiksi hahmolle, joka kävelee ja puhuu jossain vaiheessa peliä, kannattaa luoda eri viritykset näihin kahteen tilanteeseen: kasvo-viritys pitää huolen kasvojen ilmeestä sekä puhuessa että puheeseen reagoidessa, kun taas erillinen koko vartalon viritys huolehtii selkärangan ja jäsenten toiminnasta kävellessä. Kasvojen viritys voi alkaa kaulasta ylöspäin, kun taas koko vartalon viritys kaulasta alaspäin. Luurankoa muodostettaessa on hyvä ottaa huomioon useita seikkoja. Ensinnäkin hyvä paikka aloittaa luurangon muodostus on joko selkäranka tai lonkka. Tätä kohtaa kutsutaan juureksi. Toiseksi luiden pituus määräytyy nivelten (taipumiskohtien) mukaan: jokaisen luun tulisi alkaa nivelen keskeltä ja päättyä toisen nivelen keskelle. Lisäksi on huomattava, että luut tulisi nimetä. Nimeämiskäytäntönä kannattaa käyttää ohjelmoinnista tuttua kuvaavaa nimeämistä, joka käytännössä tarkoittaa, että luun nimi on se, mitä se kuvaa oikeasti (esimerkiksi lonkkaluu nimetään lonkkaluuksi, jne.) [Rab05, 753-757]. 2.2.4 Pintakerroksen liittäminen luurankoon Kun pintakerros ja luuranko on saatu luotua, täytyy jokainen luurangon luu liittää pintakerrokseen. Kun hahmoa tarkastellaan pintakerroksen pikseleiden tasolla, yksi tai useampi luu kontrolloi pintakerroksen pisteen liikkumista muihin pisteisiin verrattuna. Tämän vuoksi on syytä voida säätää luiden vaikutusta pisteiden liikkuvuuteen. Tätä säätämistä kutsutaan pintakerroksen pisteiden painotukseksi, tai verteksi-painotukseksi (vertex weighting). Painotusten asettaminen on tärkeää, jotta pintakerros pysyisi tasaisena ja rikkoutumattomana, kun luut liikkuvat. Tätä painotusta olisi syytä tehdä iteratiivisesti läpi animaatioprosessin, sillä hahmon eri asennot voivat paljastaa virheitä painotuksessa. Hyvin asetettujen painotusten ansiosta animaatio näyttää erinomaiselta koko liikkeen aikana, eikä vain alkuperäisissä käsinluoduissa asennoissa, joita käytetään avainkuvissa. 6

7 Kuva 3: esimerkki pintakerroksen pisteistä sekä päällyksestä. Koska pisteiden painotus voi olla hyvinkin hidas prosessi, on sen nopeutukseen kehitetty oma menetelmänsä. Animoija voi käyttää niin kutsuttua päällystä (envelope) asettamaan ryhmä pisteitä luulle. Näin jokaisella luulla, johon pintakerros on liitetty, on oma muokattava kolmiulotteinen päällys, jolla voidaan hallita painotuksen määrää päällyksen alueella olevissa pisteissä. Vaikka painotusten säätäminen on selvästi tarkempaa piste kerrallaan, on se myös selvästi työläämpää ja enemmän aikaa vievää. Jotta koko työketjusta saataisiin nopeampi, on päällysten käyttö hyvä tapa säätää luiden vaikutusta isolle määrälle pisteitä. Varsinkin prosessin alussa päällysten käyttö on suositeltavaa, sillä niillä voidaan kattaa jopa yhdeksänkymmentä prosenttia työstä. Tämän jälkeen painotukset voidaan hienosäätää pistetasolla piste kerrallaan. Kuvassa 3 on esimerkki ihmisen jalkojen animoinnissa käytettävästä hahmosta. Kuvassa oikealla on esitetty luusto sekä vasemmalla ja keskellä pintakerroksen pisteitä ja päällys [Rab05, 757-758]. 2.2.5 Avainkuvat Avainkuvien luominen käsin on viimeinen osa hahmoanimoinnin tuotantoketjua. Tämä on hyvin yleinen tapa luoda liikettä pelihahmoihin sekä ympäristöön. Menetelmää kutsutaan asennosta asentoon (pose-to-pose) animoinniksi, sillä siinä käytetään käsin luotuja avainkuvia ilman muuta tietoa liikkeestä. Ennen vanhaan animaatio luotiin joko piirtämällä tai kuvaamalla jokainen pieni asennon muutos kerrallaan. Nämä kuvat näytettiin sitten tietyllä nopeudella peräkkäin, jolloin hahmo näytti liikkuvan. Asennosta asentoon animaatiossa hahmon luurankoa käännellään ja asetetaan avain- (tai ääri-) asentoihin ja asennot sijoitetaan tietyn välein aikajanalle. Asentojen aikaväli ei ole alussa tärkeä, vaan tarkoituksena on luoda liikkeen ja tapahtumasarjojen pohjat staattisina asentoina. Kun tämä on tehty, voi animoija ryhtyä hienosäätämään liikkeen ajoitusta liikuttelemalla avainkuvia aikajanalla. Samalla kun animoija hienosäätää avainkuvien ajoituksia, tietokone lisää liikkeen avainkuvien välille, jolloin animoija voi tarkastella ajoituksen onnistumista. Koska näitä avainkuvien välillä olevia kuvia ei tarvitse piirtää itse, säästää tämä tekniikka selvästi animoijan aikaa.

Kinematiikalla (kinematics), joka tarkoittaa liikkeen tutkimusta, on oma roolinsa, kun animoija luo virityksiä, yhdistää luita toisiinsa ja luo hahmon asentoja. Kinematiikkaa on kahdenlaista: alusta loppuun (tai eteenpäin, forward kinematics) sekä lopusta alkuun (inverse kinematics) kinematiikkaa. Kun käytetään alusta loppuun kinematiikkaa, luiden järjestys on erittäin tärkeässä roolissa. Tällöin animointi on hyvä aloittaa luurangon juuresta (esimerkiksi lonkasta). Tätä tekniikkaa kutsutaan myös avainkuva-animoinniksi. Tässä tekniikassa animoija asettelee jokaisen luun paikalleen käsin, aloittaen juuresta ja jatkaen luu kerrallaan juuresta eteenpäin. Koska juuriluu on kaikkien luiden vanhempi, sen sijainti ja liike tulisi määrittää ennen muita luita. Myöhemmin, animoija voi liikuttaa luita aloittaen juuresta etenemällä kohti päätä ja raajoja. Jos liike aloitetaan esimerkiksi jaloista, liike muualla vartalossa liikuttaa myös jalkaa, joten jalka jouduttaisiin asettamaan uudestaan. Lopusta alkuun kinematiikkaa käyttävän animaation luonti on vähemmän aikaa vievää, koska kohtalaisen hyvien asentojen luonti on helpompaa. Se on maalihakuinen animaatiotekniikka, joka lähtee maalin (esimerkiksi jalan) liikuttamisesta. Sen lähestymistapa on siis täysin vastakohtainen alusta loppuun kinematiikkaan verrattuna: esimerkiksi jos jalka halutaan liikuttaa johonkin tiettyyn asentoon, asetetaan se siihen, jonka jälkeen animointiohjelma laskee muiden luiden asennon ja asettaa nekin oikeaan asentoon. Tämä tekniikka voi luoda tasaisempaa liikettä, mutta sen tarkka kontrollointi ja säätäminen on huomattavasti vaikeampaa. Kontrolloinnin puutteen vuoksi näin tehtyä viritystä on myös huomattavasti vaikeampaa ja hitaampaa testata ja korjata, kuin alusta loppuun kinematiikalla tehtyä viritystä. Mutta aikasäästöt virityksessä sekä aidomman näköinen liike tekevät tekniikasta varsin käytetyn. Näitä tekniikoita voidaan tosin käyttää myös yhdessä, jolloin tarkkuutta vaativissa tilanteissa käytetään paremman kontrollin antavaa alusta loppuun tekniikkaa, kun taas muulloin käytetään lopusta alkuun tekniikkaa [Rab05, 758-762]. 3 Kuvaustekniikoiden käyttö animaatiossa Kuvaus (cinematography) on ollut tärkeä osa elokuvien kerrontaa jo niiden alkuajoista lähtien. Kuvauksella elokuvissa tarkoitetaan kameran ja valojen käyttöä otoksissa ja sitä on kutsuttu kirjoitukseksi liikkeessä (writing in the movement). Se sai jo vuonna 1928 oman kategoriansa Oscar-gaalassa [WikiC]. Peleissä näitä samoja tekniikoita on vasta nyt alettu käyttämään sekä kerronnan välineenä että luomaan peleistä elokuvamaisempia kokemuksia. Näitä kuvaustekniikoita ja kuvausta käytetään käytännössä pelkästään eiinteraktiivisesta animaatiosta, joka tarkoittaa alku-, väli- ja loppu- tai voittoanimaatioita. Tiettyjä tekniikoita voidaan käyttää myös interaktiivisessa animaatiossa, mutta tässä luvussa keskitytään kuitenkin pelkästään tavanomaisimpiin käyttötilanteisiin, joka siis tarkoittaa ei-interaktiivista animaatiota. Tämä luku käsittelee millaisissa tilanteissa elokuvamaista kuvausta käytetään peleissä sekä tekniikoita, joilla kuvaus voidaan toteuttaa. Tämä luku seuraa kirjan sivuja 771-776. 3.1 Kuvauksen käyttäminen peleissä Elokuvilla on valtava ilmaisuvoima, joka huomattiin jo 1895, kun Auguste ja Louis Lumiere esittivät Junan saapuminen La Ciotat -asemalle. Kertoman mukaan yleisö ryntäsi paniikissa ulos teatterista, sillä he luulivat junan hyppäävän yleisön sekaan valkokankaal- 8

ta. Tämä ensimmäinen kokeilu näytti, kuinka suuri emotionaalinen voima elokuvilla voi olla. Ohjaaja Samuel Fuller totesi kerran, ettei elokuvateollisuus myy mitään konkreettista, se myy tunteita. Fullerin kommentti osoittaa elokuvan perimmäisen tarkoituksen, joka voidaan siirtää suoraan peleihinkin. Jopa yksinkertainen voitto-animaatio onnistuneen pelisuorituksen jälkeen voi tuoda pelaajalle emotionaalista mielihyvää vahvistamalla onnistumisen tunnetta. Ja se mielihyvä lienee yksi pääsyistä miksi me pelejä pelaamme. Vaikka pelissä käytettävä kuvaus muistuttaa vahvasti elokuvien kuvausta, on niillä suuri ero. Peleissä kuvausjaksot ovat ennen kaikkea pelattavuuden elementtejä ja joutuvat seuraamaan pelattavuuden ja pelin sääntöjä, jotka ovat täysin itsenäisiä lineaarisesta elokuvan kerronnasta. Aina kun pelin aikana yritetään yhdistää jono kuvia ja toimintaa elokuvamaiseksi jaksoksi, näytetään pelaajalle joukko visuaalisia elementtejä, jotka huonosti toteutettuna voivat sekoittaa tai hämätä katsojaa ja näin haitata pelin tunnelmaa. Näin siis pelkät elokuvista tutut tekniikat eivät riitä, vaan peleissä täytyy käyttää jotain omaa [Rab05, 772-773]. 3.2 Kuvaustilanteet peleissä Pelin sisäisen elokuvakerronnan tarkoitus on johdattaa tai kohottaa pelaajan emotionaalista tilaa. Tämä kappale esittää erilaisia tilanteita, joissa kuvaustekniikoita käytetään. 3.2.1 Palkinto Kaikista klassisin esimerkki kuvaustekniikoiden käytöstä peleissä on voittoanimaatio. Jos varhaisimmissa peleissä tämä oli otettu huomioon: kun pelaaja pääse jonkin tehtävän tai niin kutsutun kentän läpi, ruutuun tulee onnittelu-ilmoitus ja mahdollisesti pieni ilotulitus. Nykyään palkintojaksot ovat jo hieman hienompia. Kun esimerkiksi Pro Evolution Soccerissa voittaa ottelun, pelihahmot tuulettavat ja onnittelevat itseään sekä selostajat hehkuttavat hienoa suoritusta. Ja jos voittaa mestaruuden, saa pelaaja ruudulleen upean juhlan, joka muistuttaa televisiosta tuttua Mestareiden liigan voittajan juhlintaa. Vaikka nämä ovatkin tärkeitä osia pelitunnelman luonnissa, useimmiten niihin ei kuitenkaan nähdä hirvittävästi vaivaa ja ne toteutetaankin suoraan pelimoottorilla [Rab05, 773]. 3.2.2 Tempon muutos Välianimaatioilla on mahdollista säädellä pelin tempoa. Esimerkiksi välianimaatiossa on mahdollista valmistaa pelaaja tempon muutokseen näyttämällä vastaantulevasta vaarasta. Vastaavasti välianimaatiot voivat antaa pelaajalle hetken hengähdysaikaa tasojen välillä. Tempon muutokseen voidaan käyttää myös edellisessä luvussa mainittuja palkintoanimaatiota, sillä ne katkaisevat pelin ja antavat pelaajalle hetken aikaa hengähtää ja valmistautua seuraavaan koitokseen [Rab05, 773]. 3.2.3 Juonen kehitys Ehkä tärkein elokuvamainen ominaisuus peleissä nykyään on juoni. Vielä kymmenen vuotta sitten juoni saattoi olla niinkin yksinkertainen kuin: avaruusoliot ovat hyökkänneet maahan ja sinun on tuhottava ne. Nykyään juoneen panostetaan selkeästi enemmän, joten myös tarinan kerronnan on oltava kohdillaan. Juonta viedään yleensä eteenpäin kolmella tavalla: alkuanimaatiolla, välianimaatioilla ja loppuanimaatiolla. Huonosti toteutettuna, näissä on vaarana se, että pelaaja tuntee itsensä vain passiiviseksi katsojaksi ja kyllästyy. 9

Mutta toisaalta onnistuneella juonen kehityksellä pelit muistetaan pitkään [Rab05, 773-774]. Jälkimmäisestä hyvänä esimerkkinä toimii peli Mafia, jonka juoni ja varsinkin loppuratkaisu oli ilmestyessään vuonna 2003 ennennäkemättömän hieno. Tänäkin päivänä pelien juonta verrataan arvosteluissa usein Mafiaan. 3.2.4 Vihjeet ja ohjeet Välianimaatiota voidaan käyttää pelaajien opettamiseen. Esimerkiksi pelissä Fahrenheit pelin kontrollien opetusosassa pelaaja oppii kontrollit seuraamalla kuvasarjoja ja tekemällä itse perässä. Näitä voidaan käyttää joko suoraan pelin sisällä tai sitten omassa johdanto- tai opetusosassa. Näin pelaaja voidaan joko hämätä oppimaan tai hän voi oppia omasta halustaan [Rab05, 774]. 3.3 Kuvauksen tekniikat Kun kuvausjakson tyyppi ja rooli on päätetty, täytyy päättää tapa, jolla se integroidaan peliin. Mahdollisia tapoja on kaksi: esirenderöity ja pelimoottorilla tehty. Erona näissä on tapa, jolla animaatio tehdään. 3.3.1 Esirenderöity animaatio Esirenderöityä animaatiota on käytetty kuvaustekniikkana jo kauan. Kun ensimmäiset kolmiulotteiset pelit julkaistiin 1990-luvun alussa, eivät silloiset pelimoottorit kyenneet vastaamaan esirenderöityyn grafiikkaan. Noista ajoista on jäänyt perinteeksi käyttää esirenderöityä animaatiota, vaikka pelimoottorit kykenevät aivan yhtä hyvään grafiikkaan ja näin vähentää esirenderöidyn animaation visuaalista etua. Vaikka visuaalinen etu on esirenderöidyltä animaatiolta katoamassa, saadaan sen käytöstä etua, joka ei suoranaisesti liity visuaaliseen ulkoasuun: esirenderödyn grafiikan teko voidaan aloittaa välittömästi, vaikka pelimoottoria ei vielä olisi. Näin aikataulusta voidaan saada joustavampi. Mutta on esirenderöinnin käytöstä myös haittoja. Koska animaatio tehdään suoraan yhtä tiettyä kohtausta varten, sitä on vaikea käyttää uudelleen. Korkeintaan hahmoista voidaan saada jotain uudelleen käytettäviä osia, mutta käytännössä jokaista esirenderöityä animaatiota varten joudutaan luomaan kokonaan uusi animaatio. Tämä taas tarkoittaa lisätyötä animoijille. Tämän lisäksi haittaa aiheuttaa se, että esirenderöity animaatio löytyy aina joko cd- tai kovalevyltä, jolloin sen lataaminen keskusmuistiin sekä esittäminen tapahtuu hitaasti [Rab05, 774-775]. 3.3.2 Pelimoottorilla tehty animaatio Pelimoottorin käyttö välianimaatiossa on kuvaustekniikka, joka on ollut mukana peleissä alusta lähtien. Kaikista tutuinpina esimerkkeinä ovat kolikkopelien demo-tila, joka pyörittää peliä, kun kukaan ei sitä pelaa, tai voittoanimaatiot, joissa pelimoottorilla piirretään hahmo hyppimään onnellisena. Nämä varhaiset väli- ja voittoanimaatiot oli luotu valmiista pelielementeistä, jotka oli skriptattu toimimaan pelimoottorilla. Käytetyin tapa hyödyntää pelimoottoria kuvaustekniikkana on urheilupeleistä tutut uusinnat. Näiden hienoutena on se, että pelaaja pääsee mukaan kuvajakson muokkaukseen vaihtelemalla kuvakulmia ja kuvattavaa kohdetta. Pelimoottori tekee kuvasta elokuva- tai televisiomaisen lisäämällä siihen erilaisia tehosteita ja kamera-ajoja. Jos pelaajaa ei pääs- 10

tetä kontrolloimaan uusintaa, voidaan siihen lisätä ylimääräisiä tehosteita ja animaatiota, joka luo aitouden tuntua. Hyvänä esimerkkinä on Microsoftin RalliSport Challenge -peli, jossa Saharan kilpailun uusinnoissa taustalla näkyy seeproja ja muita eläimiä, joita ei näy pelin aikana [Rab05, 775]. 4 Yhteenveto Tämä kirjoitelma käsitteli animaation tuotantoa, keskittyen hahmoanimoinnin tuotantoketjuun. Animaation tuotantoketju on varsin yksinkertainen: ensin luodaan pintakerros ja luuranko, jonka jälkeen ne yhdistetään verteksien painotus-tekniikalla. Kun hahmo on näin saatu luotua, asetetaan se ääri- tai avainasentoihin ja asento kuvataan. Näitä avainkuvia otetaan useita ja kuvat laitetaan aikajanalle. Tietokone hoitaa itse animaation tuottamisen avainkuvien välillä. Tämä kirjoitelma käsitteli lisäksi kuvaustekniikoiden käyttöä pelien animaatiossa. Kuvauksen tarkoituksena on tuoda elokuvamaisuutta ja tunnetta peliin. Tämä on varsin haastava tehtävä, joka vaatii pelintekijältä samaa osaamista mitä elokuvaohjaajilta vaaditaan. Kuvausta käytetään kolmessa eri tilanteessa: - Alkuanimaatiossa (introssa), jossa pelin ja juonen alkutilanne selvitetään pelaajalle. - Välianimaatioissa, joissa juonta kuljetetaan eteenpäin tai pelaajalle näytetään jotain pelin/seuraavan tason kannalta tärkeää. - Loppu- ja voittoanimaatioissa, joissa pelaajalle näytetään juonen päätös tai tason/pelin läpäisyn onnittelut. Kuvaus voidaan toteuttaa kahdella eri tekniikalla peleissä, joko esirenderöidyllä tai pelimoottorin tuottamalla animaatiolla. Nykyään näillä tekniikoilla ei ole graafisesti suurta eroa, mutta on joitain tilanteita joissa, vain toinen soveltuu käytettäväksi. Animaation merkitys peleissä on itsestään selvää, mutta kuvaustekniikoita on vasta nyt ryhdytty todenteolla hyödyntämään perinteisen animaation tukena. Nykyään, kun peleistä pyritään tekemään entistä elokuvamaisempia kokemuksia, myös oikeat elokuvantekijät antavat oman panoksensa pelituotantoon. Tästä toimii hyvänä esimerkkinä Peter Jacksonin osallistuminen King Kong -pelin tuotantoon, jossa Jackson sekä kertoi millainen pelin olisi oltava, jotta se kaappaisi elokuvan tunnelman, että auttoi elokuvan visuaalisen ilmeen teossa. Tämä elokuvantekijöiden osallistuminen tuo pelintekijöille lisää taitoa sekä animointiin että kuvaukseen, joka tulee varmasti näkymään tulevissa peleissä. Lähteet Rab05 Rabin, S., Introduction to game development, Charles River Media, Inc., 2005. WikiA Wikipedia, History of Animation, http://en.wikipedia.org/wiki/- History_of_animation WikiC Wikipedia, Oscar-palkinto, http://fi.wikipedia.org/wiki/oscar 11