Hemtenta: Grafik och Interaktionsprogrammering

Transkript

1 Hemtenta: Grafik och Interaktionsprogrammering 1) Beskriv i stora drag vad du lärt dig på kursen! (Minst 1000 ord) Photoshop. Som de flesta har jag arbetat en del med Photoshop innan. Det jag redan visste var att nästan allt är möjligt i detta program. Jag blev väldigt inspirerad av Helen Vigils föreläsning, hon visade upp nya sätt att använda programmet och gav mig många nya idéer om saker som jag skulle vilja göra. Även labbuppgifterna kändes som inspiration och ett stöd till mina tidigare tankar att allt är möjligt i Photoshop. Maya. Trots att jag fumlade i mörkret till en början så gick det snabbt att lära sig Maya. Så fort jag hade tagit reda på vissa väsentliga saker så var inget svårt längre. Förutom att det känns bra att veta om att jag kan skapa saker i Maya, vilket jag redan har utnyttjat när jag har gjort prototyper, så är min störta lärdom att det inte är så svårt att sätta sig in i och lära sig hur ett program fungerar. Director. Även Director var nytt för mig. Lärde mig att animera med keyframing, vilket dock var väldigt enkelt och intuitivt. Gränssnittet var lätt att förstå, men jag tyckte att det hade många brister. Jag lärde mig även innebörden av splines. Ritprogrammet i Java. Att det var länge sedan jag programmerade i Java och att jag aldrig provat på Swing gjorde att nästan allt i ritprogrammet blev fel. Istället för att pröva mig fram med Swing genom att göra små testprogram så började jag bygga upp mitt ritprogram allteftersom, utan någon som helst skiss över den slutgiltiga strukturen. Detta var en direkt effekt av att jag var stressad över uppgiften trots att jag började i tid. Koden blev en katastrof. Smartast hade varit att jag började om helt när det var några dagar kvar. Allt jag vid den tidpunkten hade lärt mig om Swing och återkallat om Java hade med säkerhet kunnat bygga ett mycket bättre program än det som jag nu redovisade. Men det är svårt att börja om, speciellt när man känner att man har jobbat länge på någonting. Denna läxa är dock väl lärd: Det lönar sig att börja om trots att det känns jobbigt! Att jobba i ett större projekt (då ritprogrammet för mig är ett av de största program jag hade gjort) tillsammans med en labbpartner visade sig vara problematiskt. Då vi båda var på samma nivå så valde vi att först jobba på egen hand, med olika delar av programmet, för att sedan bygga ihop det. Även detta gick förståss åt skogen. Det ledde till klasser som innehöll fel saker och utförde fel metoder. Programmet gick inte att begripa alls. Genom att kasta om och strukturera om så blev det bättre. Att kommentera mer och uppdatera varandra ofta var några av de riktlinjer som vi satte upp inför slutprojekt för att undvika en sån här situation. Utöver detta så har jag fått god förståelse för hur man programmerar Swing. Detta framförallt för att jag började helt utan grundkod dvs. jag valde att inte utgå ifrån ett av de exempel som fanns tillgängliga på Internet. Visst kopierade jag en del rader här och var och snodde idéer från dessa exempel men inte utan att jag förstod allt som var i dem. För mig har det alltid varit viktigt att skriva in all kod själv, då jag tror att får någon motorisk lärdom av att koda istället för att klippa och klistra. Detta visade sig vara ganska ineffektivt när det fanns så mycket hjälp att tillgå. Men jag tror att det ledde till en djupare förståelse trots allt, då jag har provat olika layouter, förstått mig på paths och övat på objektorientering.

2 Såhär i efterhand så ser jag inte att mina misstag var negativa då jag verkligen lärde mig sanningen bakom uttrycket Tänk efter före och en hel del om hur man jobbar kollaborativt inom programmering på bästa sätt. Dessa metodiska erfarenheter känns väldigt viktiga för mina framtida projekt. Skulle samma problem ställas inför mig idag vet jag att jag skulle gå helt annorlunda till väga, inte bara för att jag har blivit lite bättre på att programmera utan framför allt för att jag är mycket bättre på processen. OpenGL. Med mycket kunskap från den föregående labben och lite tid började jag på OpenGL labben. Vi delade upp den på ett mer genomförbart sätt den här gången, en person började och den andra fullföljde labben. Den här gången utgick jag mer från det givna exemplet (fast jag skrev allt själv). Syntaxen var lättbegriplig, men jag känner inte att jag riktigt behärskar transformationerna ännu. Även då jag har klart för mig hur de fungerar med pivotpunkt och koordinatsystem rent teoretiskt så hade jag svårt att tillämpa det i programmeringen. Mer än förr har jag känt hur matematiken genomsyrar programmeringen i OpenGL. Kanske var det att kliva in i den extra dimensionen som gjorde det mer svårhanterligt. Att förklara för programmet var någonting skulle vara och hur det skulle uppföra sig i förhållande till andra objekt försvåras nämnvärt när man jobbar i 3D. Egentligen är jag förvånad över hur enkelt det var. Jag kunde på några timmar bygga och styra objekt i en tredimensionell värld utan förkunskaper i språket (har visserligen programmerat i C++ tidigare, men det kunskapen har nog till stor del skrivits över av Java). Att OpenGL använder sig av hierarkiska modeller underlättade en hel del. Att förstå hur hierarkierna fungerade var en tröskel att bestiga, men väl över den känns det som det skulle vara lätt att animera vilken sammanhängande figur som helst. Alcoholinvaders. Jag lärde mig mycket under arbetet med Alcoholinvaders. Det var ett väldigt lyckat projekt då vi gjorde en struktur från början och sedan jobbade över CVS. Det kändes bra få återkoppling så snart, att kunna utvärdera arbetet med ritprogrammet och jobba på ett helt nytt sätt, ett sätt som verkligen fungerar. Tidigare gick labbarna, för mig, ut på att lära mig helt nya saker. Arbetet med Alcoholinvaders kändes som en bra fördjupning i området, en tillämpning av de kunskaper som jag har fått innan och under kursen. Nu kunde vi koncentrera oss mer på att ta fram en bra idé, det var befriande att inte ha något ramverk att följa. Till en början utgick vi inte från vad som var möjligt att göra utan vad vi ville göra. Vi ville satsa på att göra ett spel med spelglädje och känsla. Mycket som vi gjorde var helt nytt för mig. Detta gjorde att jag inte var den starkaste utvecklaren inom projektet. För mig räckte det med att kunna lägga till delar och genom att göra det få förståelse för hela programmet. Jag känner att jag (äntligen) har koll på hur olika klasser ska kommunicera med varandra, hur man använder en Singleton, vad som ska vara statiskt och inte samt hur man lägger upp spel-logik. Detta var en välbehövd aha-upplevelse för mig och jag känner mig redo att bygga upp ett nytt spel. 2) Välj det av kursens teman som du tyckte var mest intressant och beskriv det i detalj! Vilka koncept, metoder och tillämpningar är centrala för temat? Hur används de? Beskriv användningsområden och principer! (Minst 1000 ord) Då jag aldrig hade spelat Half-life 2 kunde jag inte annat än att bli mäkta imponerad av föreläsningen som handlade om dataspelsdesign. Jag har tidigare hört vänner uttrycka sitt gillande för spelat har jag ändå avfärdat det lite då jag är trött på den typen av spel. Jag vill ha nytänkande spel, spel som handlar om andra saker. Men efter att ha sett demos och bilder ur spelet så har jag helt ändrat uppfattning - Half-life 2 är nytt och intressant! Människorna är

3 otroligt välgjorda, interaktionen är intelligent och fysiken verklig. Jag har valt att fördjupa mig i det som jag tyckte var allra mest intressant nämligen animering av ansikten. Människan har en otrolig förmåga att känna igen ansikten. Bara efter att ha sett en person en enda gång kan man känna igen samma person trots att det gått flera år. Tanken på hur många människor man träffar under ett liv, och även kan komma ihåg långt senare, ger en fingervisning om den enorma kapacitet som den mänskliga hjärnan besitter. Detta gör det riktigt svårt att modellera ett ansikte som är så pass realistiskt att det kan lura den mänskliga hjärnan. På senare tid har utvecklingen gått framåt och många verklighetstrogna ansikten har animerats i dataspel. Inom filmindustrin däremot undviker de att animera ansikten och människor när de gör specialeffekter då detta inte är tillräckligt bra ännu. Tidigare gjordes de flesta animation detta genom morphing, att utgå ifrån stillbilder och göra en jämn övergång emellan dem. Paradigmskiftet mellan 2D och 3D innebar dock många förändringar. Idag när man animerar människoliknande figurer i 3D används en rad olika tekniker. Skinning och motion capture är två utav dessa som jag har valt att beskriva lite närmare. Skinning går ut på att man bygger upp en figur i två olika lager, benstrukturen och skinnet. Genom att bygga figurens anatomi och simulera rörelser utifrån detta gör att det blir mer verklighetstroget. 1 Det senaste är att bygga upp figuren med hjälp av ännu fler lager, t ex att även lägga till muskler och senor. Detta tillvägagångssätt kallas skeleton-muscle system. Skeleton-muscle system har visat sig vara väldigt lyckat när det gäller ansiktsanimering då ansikten, som jag tidigare nämnt, är väldigt svåra att göra verkliga då vi är tränade på att känna igen dem. 2 Motion capture utgår ifrån en verklig figurs uppbyggnad. På dennes leder och andra strategiskt utvalda punkter placeras magnetiska eller reflekterande punkter. Dessa punkter trianguleras med hjälp av kameror och överförs sedan till digitalt format. Alla punkter har en motsvarighet i den datoranimerade figuren. Detta innebär att när den verkliga figuren rör på sig, rör sig även den digitala motsvarigheten. 3 I trilogin Sagan om Ringen animerades karaktären Gollums ansikte genom att koda musklerna på skådespelaren Andy Sirkis. De delade upp ansiktet i 950 olika områden som sedan översattes till 135 kontroller. Dessa kontroller kunde animeraren styra för att skapa Gollums uttrycksfulla ansikte. 4 Alla uttryck var inspirerade av Sirkis som även gjorde Gollums röst och låg till grund för alla kroppsliga rörelser vilket gjordes genom motion capture. 5 Metoden som användes när de tog fram Gollum kallas för Hybrid, då han baserar sig så pass mycket på Sirkis. Nackdelen med att göra på detta sätt är att det är väldigt tidskrävande. 6 I dataspelet Half-life 2 använder de sig utav ett skeleton-muscle system som har fem olika lager. Alla huvudkaraktärer är uppbyggda efter riktiga människors utseende, en person eller en blandning av olika personer, och dessa har ansiktsuttryck som är speciellt framtagna utifrån den person de gestaltar. 7 Half-life 2 använder spelmotorn Source vilken har välutvecklade verktyg för att skapa ansiktsuttryck. Gränssnittet heter FacePoser och där finns möjlighet att ändra och skapa uttryck, lägga till tal till en karaktär och även koreografera rörelser. Att ansiktena gjorda i Source är så exceptionellt bra beror av kring 40 olika facial action units. 8 I Source går det även att spara och manipulera ansiktsuttryck in i minsta detalj. Detta görs med verktyget Flex Sliders, som är en del av FacePoser. Där ligger de olika delarna i ansiktet som variabler, man kan t ex förstärka emotionen förvåning genom att sänka käken på modellen, detta görs genom att dra variabelreglaget jaw_drop längre till höger. 9 En sak som gör ansiktena i Half-life 2 så speciella är att de har väldigt avancerat animerade

4 ögon, med en iris som kan följa objekt och personer samt att ögongloben reflekterar ljus verklighetstroget. 10 Ännu en svårighet i att skapa verkliga animerade ansikten är lägga på tal och göra så att munnen rör sig korrekt. Trots att vi inte medvetet tänker på hur munnen rör på sig när vi talar med människor så är vi otroligt känsliga när tal och läppar är osynkroniserade. I de animerade figurerna i Half-life 2 har ett tal som är baserat på fonem. Databasen med ljud är därmed full av läten snarare än ord. Detta gör att spelet, och karaktärerna, har stöd för ett flertal olika språk utan att det skapar merjobb. En fördel är att använda sig av rösten från personen som har stått modell för ansiktet då detta gör det lättare att få rörelserna i ansiktet rätt. Detta gjordes med Gollum i sagan om ringen trilogin, men inte i Half-life 2. Att ha i åtanke är att det är mycket stor skillnad på att göra en film och ett datorspel. Mängden tal och karaktärer som ska kodas är ofantligt mycket större i ett datorspel som Half-life 2. I spelet använde de särskilda skådespelare för huvudkaraktärernas röster, notera alltså att det är andra personer än de som står modell för utseendet. Men de var däremot noggrant utvalda för att rösterna skulle passa karaktären både till utseende och attityd. 11 Jag tror att tekniken kommer att fortsätta att utvecklas. Det är en svår uppgift att lura våra välutvecklade hjärnor. Tekniken är på god väg, men ändå långt ifrån fulländad. Trots att de animerade människorna uppfattas som bra så är det ändå inte verkligt. Det är ingen som förväntar sig att människofigurer i datorspel ska vara bildlika. Läpparna ska röra sig lite konstigt, ögonen ska se lite döda ut och skinnet ska se lite overkligt ut. Men med små detaljer, så som ögonen i Half-life 2, kommer vi sakta men säkert att närma oss riktiga animerade människor. 3) Diskutera datorgrafikens betydelse för något centralt kulturellt fenomen! Resonera kring hur ser det ut idag - vad är state-of-the-art? Vilka är framtidsutsikterna? (Minst 1000 ord) Datorgrafik som utbildningshjälpmedel. Unga personer spenderar mycket tid framför datorn. Detta leder till stor oro hos föräldrar världen över. I media uppmärksammas våld i dataspel och barnens dåliga fysiska hälsa. Trots all denna negativa uppmärksamhet så utvecklas spelen hela tiden. Datagrafiken blir ständigt bättre och nya koncept kommer ut på marknaden varav många är riktade till den yngre publiken. Varför inte dra nytta av denna trend istället för att förkasta den? Varför inte göra någonting bra av det som fångar barnens uppmärksamhet? Historiska Museet i Stockholm har nyligen lanserat en utställning, Maya, som är ett interaktivt spel. Det går ut på att följa karaktärer runt på museet och samtidigt lära sig om Mayaindianernas historia. 12 Förhoppningsvis kommer vi att se en framtid där utbildningsväsendet använder sig mer av de tillgångar som faktiskt finns för att engagera barn till att lära sig. Att använda enkla interaktions och grafikknep för att stimulera lärandet. I den svenska skolan idag har nästan alla tillgång till datorer. Generellt tillåts barnen söka information på Internet och öva sig på att skriva. Vissa skolor använder olika program avsedda för skolning. Men dessa är simpla och kan inte utmana de datorspel som barnen spelar på sin fritid. Jag anser att det finns mer möjligheter att integrera datorer i skolarbetet och även att kunskapsbaserade program borde kunna bli mer frekventa i hemmet om de bara lanseras och programmeras på rätt sätt. I en studie som gjorts på studenter i Kalifornien, USA undersöktes hur virtuella miljöer kan påverka inlärandet. 13 De hade två olika hypoteser. Den ena att en mer personlig dialog skulle

5 påverka inlärningen positivt. Den andra att en se den grafiska miljön genom en display monterad på huvudet, istället för på en vanlig datorskärm, skulle göra att studenterna blev mer intresserade och därmed lärde sig mer. Resultaten ger stöd till den tidigare men inte till den senare. Att personifiera dialogen visade sig vara effektfullt på inlärningen vare sig det gällde ett enklare gränssnitt eller ett mer avancerat. Kärnan i detta är att en person tar åt sig mer om informationen är riktad till dem än om den är mer allmän. Här finns en stor möjlighet för grafikbranschen, då avatarerna blir mer och mer verklighetstrogna och därmed kan leverera budskap på ett mer personligt sätt. Då ett tänkt undervisningsdatorprogram bör vara interaktivt finns även möjlighet att anpassa informationen till eleven ytterligare. Vill eleven veta mer, få informationen förklarad en gång till eller få den förklarad på ett annat sätt så bör inte det vara några problem. På detta sätt ökar känslan av att programmet talar direkt till eleven. Att användningen av huvudskärmar gjorde att eleverna fick sämre resultat kan dels bero på elevernas ovana. Testet bestod i att undersökningsdeltagarna fick spela ett kunskapsbaserat spel. Sedan jämfördes hur mycket av kunskapen de hade kodat in. Kanske var det så att den mer ovanliga metoden störde deltagarnas inkodning, då de istället fokuserade på hur de upplevde spelet i denna nya miljö. Hade de fått vänja sig vid denna form att spela tror jag att skillnaden hade varit mindre, om en funnits alls. Idén grundar sig på att en mer fysisk närvaro av spelet skulle förstärka intrycket och därmed skulle materialet kodas in djupare. Att istället jämföra två olika grafiska världar hade varit mer intressant. En välutvecklad 3D värld mot en simpel. Kanske även jämföra en 2D värld mot en 3D värld. Det kan mycket väl visa sig, i en sådan studie, att den mer utvecklade världen distraherar inlärandet. På sikt lär de ändå vara mer effektiva då de är mer intressanta, särskilt för yngre barn, och de därmed kommer spendera mer tid med spelet. En annan rapport beskriver ett spel, QA, som var framtaget i syfte att lära barn vetenskap. 14 En undersökning med QA gjordes på singaporianska barn som var mellan tio och elva år. Barnen reagerade positivt på spelet och tyckte att det var roligt. Dock så lärde de sig inte saker riktigt så effektivt som skaparna hade önskat vilket till stor del berodde på att spelets lingvistiska nivå var för hög för barnen. Även att barnen spenderade för mycket tid på att röra sig i den tredimensionella världen istället för att fokusera på kunskapsledtrådarna. Konceptet med QA är bra, det märktes inte minst i barnens entusiasm till försöket. Däremot var det ett pilotförsök och inte helt anpassat för målgruppen visade det sig. Det är viktigt att definiera hur mycket personerna kan och vad det är spelet ska förmedla innan utvecklingen startar. Ändå lyckades barnen lära sig saker så som t ex vattnets kretslopp. Det svåra verkade vara att översätta kunskapen från spelet till den verkliga världen. Spelet utnyttjade en hel del interaktion med den riktiga omgivningen, barnen kunde t ex ombes att gå hämta information från en annan plats i klassrummet eller att utföra någon uppgift på en annan plats för att komma vidare i spelet. Detta verkade som ett bra koncept, dels för att barnen inte blev för stillasittande och även för att det blandade den riktiga världen med den virtuella. Att barnen inte kunde tillämpa informationen de lärt sig på QA i deras studielitteratur kan bero på ovana. De reflekterar inte vad de ser på skärmen mer än vad de behöver för att komma vidare i spelet. Detta tror jag går att komma runt genom att göra smarta spelkoncept och även att träna barnen på att registrera informationen och komma ihåg den. Situationen skulle säkerligen varit annorlunda om barnen var medvetna om att det skulle komma ett test på informationen. Kanske skulle detta ta bort det roliga ur spelet, men det går säkerligen att väga upp till ett lyckat utbildningsspel.

6 Att utveckla ett spel som man faktiskt lär sig någonting på att spela är en tanke som känns mer och mer attraktiv. Jag och några andra studenter har börjat spåna kring spel som är lokaliserade på olika arbetsplatser. Tex hos kirurgen/läkare, polisen eller brandkåren. Även andra, mindre häftiga och händelserika arbetsplatser kunde vara intressanta, så som mataffären och kontoret. Spelen skulle rikta sig mot en yngre publik för att skapa intresse och kunskap om hur det är att vara vuxen. Jag tror att detta är vanliga lekar hos barn som skulle översätta sig väl till det digitala med tillgång till dagens grafik. Det är dock tydligt att grafik kan vara ett distraherande moment, men det måste finnas smarta lösningar att komma runt det. Visserligen handlar det inte om att lura barn att lära sig saker utan snarare att hjälpa barn att finna intresse inom skolämnen. Den vanliga undervisningen lämpar sig inte för alla barn samt att alla inte kan få hjälp och motivation hemifrån. Tanken att låta kunskap integreras i deras i barnens vardag genom grafik kan lösa några av de problem som finns inom skolväsendet idag. 1 Wikipedia sökord skeletal animation Hämtad den 8 juni 2006: 2 Wikipedia sökord facial animation. Hämtad den 6 juli 2006: 3 Wikipedia, sökord motion capture Hämtad den 8 juni 2006: 4 Weta The Return of The King. Hämtad den 6 juli 2006: 5 Lord of the rings officiella hemsida. Hämtad den 6 juli 2006: 3 Wikipedia sökord facial animation. Hämtad den 6 juli 2006: 7 Valve (2004) Half-life 2 raising the bar. USA: Prima Games. 8 Valve (2004) Half-life 2 raising the bar. USA: Prima Games. 9 The Valve Developer Community - Source. Hämtad den 6 juli 2006: 10 Half-life2.net The Definitive HL2 Source. Hämtad den 6 juli 2006: 11 Vale (2004) Half-life 2 raising the bar. USA: Prima Games. 12 Historiska museets, om utställningen Maya. Hämtad den 6 juli 2006: 13 Mayer R. E. & Moreno R. (2004) Personalized Messages That Promote Science learning in Virtual Environments. Journal of Educational Psychology 2004, Vol 96, No 1, Lim C. P., Nonis D. & Hedberg J. (2006) Gaming in a 3D multiuser virtual environment: engaging students in Science lessons. British Journal of EducationalTechnology 2006, Vol 37, No 2,