PROJETO LUCKY RABBIT: IMPLEMENTAÇÃO DE UM SOFTWARE PARA ANIMAÇÃO 2D EM AMBIENTE 3D

INTRODUÇÃO A animação de figuras ilustradas remonta ao período paleolítico evidenciado por pinturas em cavernas que exibem animais pré-históricos desenhados com várias pernas sobrepostas umas às outras, em uma provável tentativa de suscitar a ilusão de movimento, para os que observassem a gravura (THOMAS, 1958). Desde então, a animação tem tomado técnicas e formas com o intuito de entreter, divulgar ações e informar públicos variados. As técnicas de animação tradicionais em duas dimensões, popularizadas a partir do começo do século XX no cinema, ainda são empregadas na indústria de entretenimento. Apesar de grande parte das produções contarem com a automatização de processos intermediada por computadores, o método ainda é similar ao dos primórdios da animação no cinema. Na técnica mais comum, conhecida como frame-by-frame (quadro a quadro), cada desenho representa uma etapa do movimento desejado, separado em vários folhas (quadros ou frames). Depois, esses desenhos são sobrepostos uns aos outros em uma velocidade determinada e a ilusão de movimento é atingida. Nas variações dessa técnica, os frames principais do movimento, isto é, o começo, o meio e o fim do movimento, são desenhados pelo artista e o computador calcula os frames intermediários (JOHNSTON; JOHNSTON; THOMAS, 1995). No caso das animações tridimensionais, a computação gráfica auxilia na modelagem de personagens e elementos em três dimensões, de forma semelhante à manipulação de massas de modelar. Definidos os elementos e personagens, câmeras de projeção virtuais capturam as imagens dos modelos em diferentes ângulos. A ilusão de movimento é conseguida por um variado número de técnicas, que compreendem as mais tradicionais, como a frame-by-frame e técnicas mais avançadas como captura de movimentos e animação por esqueletos (BEANE, 2012). A animação 3D depende muito do auxílio do computador. O artista mais tradicional acaba sendo substituído pelo modelador e as ilustrações que servem de base para a concepção do desenho acabam sendo todas substituídas pelos modelos em três dimensões. Por outro lado, a animação bidimensional ainda não contém técnicas otimizadas para a geração de imagens e ângulos de filmagem mais complexos,tornando o trabalho de animação mais moroso e difícil, quando se pretende renderizar cenas mais aperfeiçoadas (WHITED, BRIAN., et. al., 2012). O presente trabalho visa desenvolver um software que automatize o processo de animação 2D em um ambiente 3D. A proposta é construir um ambiente de criação e edição de figuras geométricas bidimensionais em um ambiente com movimentação em três dimensões. A animação é definida pelo desenho de quadros-chave e gerada a partir do cálculo dos quadros intermediários. Como a ambientação do desenho situa-se em um mundo virtual 3D, vários ângulos de câmera podem ser utilizados na renderização da cena. MATERIAIS E MÉTODOS O software que este trabalho propõe, batizado de Projeto Lucky Rabbit, é desenvolvido em linguagem C++ com o auxílio da biblioteca gráfica OpenGL. A linguagem de programação C++ foi criada pelo cientista Bjarne Stroustrup em 1979 a partir da linguagem C. A princípio denominada C with Classes (C com Classes) foi renomeada em 1983 e desde então é atualizada. Se trata de uma linguagem multiparadigma (procedural, funcional e orientada a objetos) com tipagem e estática e nominativa. É considerada híbrida, situando-se entre o nível de máquina (baixo nível) e o alto nível e, por causa de sua grande performance em processamentos que exigem desempenho rápido, foi a escolhida para este projeto (STROUSTRUP, 2013). A biblioteca de código OpenGL foi desenvolvida inicialmente pela Silicon Graphics Inc. como uma API (Application Programming Interface) em 1991. Atualmente é gerenciado pelo consórcio Khronos Group e é distribuída. Esta biblioteca contém um conjunto de códigos que auxiliam na construção de elementos gráficos e cálculos de primitivas para gráficos 2D e 3D. Apesar de ser escrita em linguagem de programação C, pode ser estendida por várias outras linguagens de programação (SHREINER; SELLERS; KESSENICH, 2013). RESULTADOS E DISCUSSÃO O primeiro passo foi implementar uma câmera virtual, que consiste na tela de visualização do desenho. A câmera é representada por uma matriz que contém coordenadas da posição da câmera no eixo x,y e z. Os elementos desenhados na tela sofrem transformações nas suas posições conforme a câmera é atualizada. Com o auxílio das setas do teclado e do movimento do mouse, o artista movimenta a câmera, isto é, as coordenadas da matriz da câmera são modificadas e os elementos são reposicionados de acordo com essas coordenadas. Desta forma, um ambiente de livre movimentação é conseguido e o artista pode desenhar os personagens e elementos emqualquer lugar deste mundo virtual. Para orientação do posicionamento dos objetos e da movimentação de câmera, foi criado uma grade que contém 16 linhas dispostas verticalmente e horizontalmente. Definida a câmera, agora são implementadas as primitivas geométricas que podem ser desenhadas. O ponto é representado no espaço por meio de um vértice apenas que contenha coordenadas nos eixos x e y, obtidos pelas coordenadas do ponteiro do mouse na tela de desenho a partir do clique do botão esquerdo. Uma reta é definida por dois pontos, a partir das coordenadas do clique e arrastar do mouse. De forma similar é obtido o quadrado e o retângulo, onde o clique define as coordenadas do primeiro vértice do quadrilátero e o arrastar e soltar do mouse definem as coordenadas dos outros três vértices. O círculo é definido a partir do centro com o clique do mouse. Arrastando e soltando, o raio do círculo é calculado a partir das coordenadas do mouse. Para obtenção da animação são definidos os quadros principais, posicionando a câmera no ângulo em que se deseja gerar a cena e apertando a tecla K no teclado. As posições dos objetos são armazenados em uma estrutura de dados. Após apertar a tecla Enter, uma nova janela se abre, reproduzindo a animação gerada. A geração da animação consiste em ler a estrutura de dados que contém a posição dos objetos e gerar as posições intermediárias a partir da interpolação linear. De forma geral a interpolação linear é dada pela equação: Onde temos dois pontos (x1, y1) e (x2, y2) e dado uma coordenada x menor que x2 e maior que x1, a coordenada y é encontrada e é definido o ponto (x,y) (HAZEWINKEL, 1997). CONCLUSÃO O Projeto Lucky Rabbit foi construído a partir da linguagem de programação C++ em conjunto com a API OpenGL. Ainda em construção, o projeto já contém uma tela de desenho que contém uma grade com 16 linhas e 16 colunas o qual serve de base para o posicionamento dos objetos. O desenho é feito pelo mouse, onde são desenhadas primitivas geométricas (pontos, linhas, quadriláteros e círculos) a partir das coordenadas do mouse. São selecionados quadros principais para a cena a partir da tecla K e a animação é gerada com a tecla Enter. A movimentação de câmera funciona a partir do movimento do mouse e setas do teclado. Ainda será implementado no projeto o desenho livre pelo mouse e a implementação de uma técnica de interpolação mais precisa, para gerar animações mais completas. É desejado, também, a implementação do desenho por meio de uma mesa digitalizadora e a modelagem de elementos tridimensionais, a fim de construir cenas com elementos 3D que interagem com os desenhos 2D

Uncovering the specificities of CAD tools for industrial design with design theory – style models for generic singularity

International audienceAccording to some casual observers, computer-aided design (CAD) tools are very similar. These tools are used to design new artifacts in a digital environment; hence, they share typical software components, such as a computing engine and human-machine interface. However, CAD software is dedicated to specific professionals—such as engineers, three-dimensional (3D) artists, and industrial designers (IDs)—who claim that, despite their apparent similarities, CAD tools are so different that they are not substitutable. Moreover, CAD tools do not fully meet the needs of IDs. This paper aims at better characterizing CAD tools by taking into account their underlying design logic, which involves relying on recent advances in design theory. We show that engineering CAD tools are actually modeling tools that design a generic variety of products; 3D artist CAD tools not only design but immediately produce single digital artefacts; and ID CAD tools are neither a mix nor an hybridization of engineering CAD and 3D artist CAD tools but have their own logic, namely to create new conceptual models for a large variety of products, that is, the creation of a unique original style that leads to a generic singularity. Such tools are useful for many creative designers beyond IDs

Modèles d’intégration des designers créatifs dans les processus de conception industriels

Many studies show that industrial design is key to triggering, fostering andsustaining innovation. However, the unique capacities of creation and innovationof industrial designers make it challenging for them to thrive within industrialenvironments.The challenge for companies is to create the optimal work environment forthose professionals, while ensuring their work can be integrated smoothly intothe existing industrial design processes. We assume this dilemma is partiallystemming from the intensive use of sequential design models in the industry.Design tools were developed on the assumption that creative front end andproduct development should be separated.We introduce here a new model, aiming at depicting accurately the reasoningmodes and the nature of the object being designed with the digital ComputerAided Design (CAD) suites. This model is the result of the joint mobilization offour academic fields : computer, cognitive and management science and designtheories. Dassault Systèmes and their CATIA software have proven to be an excellentresearch environment for such questions. As we have been thinking, thenew model (laminated) makes three new hypothesis. Those unheard assertionshave been suggested and validated with this thesis :1/ Some specific design workshops are able to provide simultaneously robust andgenerative design capacities. We call this characteristic «acquired originality».2/ The object representations within by the software are not the result of successiverefinements but derive directly from a parameterized set of rules.3/ Industrial designers have specific requirements for CAD tools, different fromtheir engineers and artists counterparts because what they design is fundamentallydifferent. IDs generate conceptual models using a mass singularity technique.Those results sketch the emergence of a new generation of CAD tools forindustrial designers and able to foster innovation.De décisifs et puissants enjeux d'innovation ainsi que de renouvellement del'identité des objets bouleversent le monde industriel. De telles aptitudes créativessont usuellement associées aux designers industriels. Cependant, ces professionnelsne sont actuellement pas intégrés dans les processus numériques deconception.Afin de décrire ce paradoxe, nous formulons l'hypothèse que, l'omniprésencedans l'industrie de modèles de la conception de type séquentiel, qui juxtaposentcréativité et développement produit, entrave l'intégration des designers industrielsau sein des processus industriels. En effet, en compartimentant la conceptionen silos, ce type de modèles généralistes inhibe les méthodes spécifiquesdes concepteurs créatifs. Bien plus, les outils numériques adjoints au modèle séquentielétant calqués sur sa logique, ils reproduisent et les inconvénients d'unetelle structuration.En mobilisant quatre disciplines académiques qui traitent des outils numériques,à savoir les sciences informatiques, cognitives, de gestion et les théoriesde la conception, nous élaborons un nouveau modèle «dit stratifié». Ce dernierrévèle les modes de raisonnement empruntés par les concepteurs créatifs ainsique la nature des produits élaborés dans les environnements logiciels. A ce titre,l'entreprise Dassault Systèmes ainsi que la suite CATIA se sont révélés un substratde recherche idéal. Comme attendu, notre nouveau modèle propose desassertions inédites qui sont validées au cours de notre travail. Nous avons alorsdémontré que :1/ Certains ateliers de conception favorisent simultanément robustesse et générativité.Nous qualifions cette nouvelle propriété d'«originalité acquise».2/ Les avatars dans le logiciel ne résultent pas d'un raffinement progressif del'objet mais sont plutôt l'instanciation d'une base de règles paramétrée.3/ Les designers industriels requièrent des outils distincts de ceux employés parles artistes 3D ou les ingénieurs, de par la nature de leur conception. Plus exactement,ces professionnels génèrent des modèles conceptuels selon une logiquede singularité de masse.Ces résultats offrent ainsi la perspective engageante de l'émergence d'unenouvelle génération d'outils numériques de conception. Ces outils inédits serontaptes à intégrer les designers industriels et à proposer de l'innovation à la d

Winona Daily News

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