الإحياء الحاسوبي

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

الإحياء الحاسوبي

احياء حاسوبي

Computer animation - Animation par ordinateur

طرائق توليد الإحياء animation generation	التقنيات التقليدية في الإحياء
لغات الإحياء الحاسوبي animation languages	التقنيات الحاسوبية في الإحياء
تطبيقات الإحياء الحاسوبي	تقنيات الإحياء ذات البعدين two-dimensional animation techniques
	تقنيات الإحياء الثلاثية الأبعاد three-dimensional animation techniques

يعود مصطلح الإحياء animation إلى الكلمة اليونانية anima التي تعني الروح أو النفس، في حين يعني الفعل animate إعطاء الحياة. تجلّت إرهاصات التعبير عن الحركة عند الإنسان تاريخياً من خلال رسومات الصيد على جدران الكهوف، ثم المنحوتات اليونانية التي حاول الفنانون صبغ شخصياتها بالتعابير الحية، وذلك بتصوير مواضيع تُظِهر كما لو أن الحياة دبّت في هذه الشخصيات في لحظة زمنية معينة.

تاريخياً، ومع بداية القرن الخامس عشر، حاولت الأعمال محاكاة الإحياء بوسائل ميكانيكية (هدروليكية، هوائية) وتزامن ذلك مع ظهور مصطلح الـ automata (وهي كلمة مشتقة من الكلمة اليونانية automatons التي تعني الآلة القادرة على إنجاز عدة حركات معقدة من دون الحاجة إلى تدخل العامل البشري وتحكمه)، ولعل من أوائل هذه الأعمال تلك التي قام بها يوهانس مولر Johannes Müller والملقب باللاتيني بـ Regiomontanusء (1476-1436).

سبق الإحياءُ اختراعَ التصوير الضوئي والكاميرا السينمائية بعدة عقود، ففي بداية القرن الثامن عشر ظهرت مجموعة كبيرة من الأجهزة البسيطة كآلة تاماتروب thaumatrope وبراكسينوسكوب praxinoscope وزيوتروب zoetrope، والدمى والألعاب البصرية كلعبة فيناكستيكوب phenakistiscope التي استفادت جميعها من خواص العين البشرية بالاحتفاظ بالرؤية persistence of vision effect لتوليد انطباع مقبول بالحركة. وكذلك صمّم شارل رينو Charles Reynaud المتحف البصري théâtre optique عقب اختراع الفانوس السحري magic lantern، حيث عرف القرن التاسع عشر صناعة مزدهرة لهذه الآلات وانتشر مشغلو آلات العرض المتجولون في المدن والقرى.

يُعرّف الإحياء بأنه مجموعة الطرق والأدوات والعمليات التي تهدف إلى توليد انطباع بالحركة لدى الناظر من خلال عرض مجموعة مترابطة من الصور الساكنة (الأطر) frames - المصمّمة يدوياً أو بالاستعانة بالحاسوب - ضمن شروط سرعة مقبولة تتحقق فيها استمرارية الحركة وانسيابيتها للشخصيات والأغراض عن طريق الإطارات.

ومع أن التعريف السابق للإحياء يندرج ضمن ديناميك الحركة motion dynamics، فإن الإحياء بمعناه الواسع يتجاوزه إلى مجموعة من المفاهيم الممكن تطبيقها على الأغراض في المشهد، كتغيير الشكل shape، واللون والشفافية والبنية structure، وتغيير الكساء texture والموثرات الضوئية effects lighting للأغراض، وتغيير الوسائط البؤرية للكاميرا وتغيير موقعها، وكذلك تغيير تقانات التصيير rendering.

التقنيات التقليدية في الإحياء

الإحياء التقليديtraditional animation هو مجموعة من المهمات الجزئية المؤدية إلى توليد الإحياء وصناعة الفلم من دون استخدام الحاسوب. يتكوّن الفيلم من مجموعة من الأطر (الصور)، بحيث يحوي كل إطار غرضاً object أو شخصية character واحدة أو أكثر. تقوم كل مجموعة متخصصة يدوياً بإنجاز مهمة جزئية واحدة لضمان إنجاز العمل الكلّي ضمن مدة مقبولة. ومن المهمات الرئيسية لمجموعات العمل:

- المخطط اللوحي storyboard layout: ويتضمن المخطط العام للمشروع، وفيه يُعرّف ترتيب حركة الأطر ضمن مجموعة الأحداث events بوساطة رسومات تحضيرية مع وصف مبسط للحركة في كل إطار. تُلصق عادةً هذه الرسومات على لوح عريض لتوفير نظرة عامة إلى العمل.

- تعريف الغرض object definition: تُسنَد مهمة تعريف كل شخصية (غرض) معينة مشارٍكة في الحدث إلى فرد محدّد في مجموعة الرسم لجميع الأطر. في التعريف يجري تحديد نمط التصميم مثل: المضلّعات، وسطوح بيزييه Bézier surface وسطوح سبلاين spline surface ونوع الحركة.

- الإطار المفتاحي key frame: ويتضمن الوصف التفصيلي لكل إطار عند كل لحظة زمنية. تُوضع كل شخصية (غرض) ضمن الإطار وفقاً لزمن هذا الإطار. ويُستخدم غالباً عدد أكبر من الأطر في حالة الحركات المعقدة، مقارنةً بالحركات الأبسط.

- الأطر البينية in-betweens: وهي الأطر الوسيطة بين الأطر المفتاحية. يُحدّد العدد الكلي للأطر والأطر البينية تبعاً لوسيط الإظهار المستخدم. فمثلاً، يتطلب إظهار فيلم ما عرضَ 24 إطاراً في الثانية، حيث تُنعش شاشة الإظهار بمعدل 60 مرة في الثانية. ويُستخدم عملياً من ثلاثة إلى خمسة أطر بينية بين كل زوجين من الأطر المفتاحية. ويمكن مضاعفة الأطر المفتاحية بحسب السرعة المحدّدة للحركة. وعلى سبيل المثال، من أجل دقيقة واحدة من دون أي تكرار إطارات، يبلغ عدد الأطر الكلي 1440 إطاراً، ومن ثمّ لكل 5 أطر بينية يحتاج المصمّم إلى تطوير 288 إطاراً مفتاحياً.

ويمكن تعريف مهام إضافية بحسب طبيعة الفلم، منها فحص جودة الحركة، وإضافة الصوت، ومعالجة التزامن بين الصورة والصوت، وإنتاج الفلم.

استخدم صانعو الأفلام عدة طرق لوصف الإحياء، منها:

الشكل (1) كيفية استخدام تقانة الانكماش والتوسع في شرح تسارع كرة مطاطية مرنة وتباطئها عند اصطدامها بالأرض

الشكل (2) تزايد تغير موقع الكرة بين الإطارات تبعاً لتزايد سرعتها

الشكل (3) نموذج مفصلي لجسم بشري: يبين الجزء اليساري بنية الهيكل مرتبطاً بالمفاصل. في حين يبين الجزء اليميني النموذج البياني المستخدم في الإظهار

الشكل (4) مثال عن النماذج الهجينة

الشكل (5) إحياء جميع الأغراض في المشهد باستخدام المحاكاة الديناميكية. حركة الأشخاص متحكم فيها بواسطة نظم تحكم فعالة. في حين يجري التحكم في حركة الملابس بوساطة نظم محاكاة غير فعالة

الشكل (6) : مؤدٍ يرتدي منظومة متكاملة من أجهزة الملاحقة المغنطيسية
magnetic tracking system

- الانكماش والتوسع squash and stretch: وفيها تُشوّه الأغراض المرنة عند الحركة، بحيث تمر بحالتين: انكماش وتوسع. وفي كلتا الحالتين، ينبغي أن يظل حجم الغرض ثابتاً بهدف زيادة واقعية الحركة، كما هو موضح في الشكل (1).

تبدأ الكرة بالتوسع عند تسارعها للحفاظ على انسيابية الحركة والتداخل في الإطارات، لكنها تُضغط عند اصطدامها بالأرض، ثم تعود إلى التوسع مجدّداً والتسارع مبتعدةً عن الأرض. تُستخدم هذه التقانة في تطبيقات إحياء الوجه facial animation وإظهار تعابيره لقدرتها على وصف العلاقة بين الجلد والعضلات والعظام بين مختلف أجزاء الوجه. يمكن تحقيق الانكماش والتوسع مع الحجم الثابت للغرض بوساطة معادلات تقييس تفاضلية في الأنظمة 3D key frame.

- التزامن :timing ويجري فيها التحكم في المسافات الزمنية عند عرض الأطر. وتُستخدم عندئذٍ مجموعة كبيرة من الأطر المتقاربة زمنياً لعرض حركة بطيئة لغرض ما، وتحقيق انسيابية الانتقال وفق المسار كما يبين الشكل (2)، في حين تُستخدم مجموعة قليلة من الأطر لتمثيل حركة سريعة وفق مسار الحركة.

- الاستباق anticipation: يمكن تقسيم فعل الحركة إلى ثلاثة أجزاء: تحضير الحركة، والحركة نفسها، وإنهاء الحركة. تقع منهجية التوقع ضمن جزء تحضير الحركة والتنبؤ بها. فعلى سبيل المثال، تقوم شخصية كرتونية عادةً بالميلان والالتفاف قبل الشروع في الركض، أو التراجع نحو الخلف قبل رمي الكرة. بهذه الطريقة يبدو الاستباق حيلةً تهيئ المشاهدَ للحركة التالية وتساعده على تنبئها قبل أن تحدث، كما أنها تعمل على جذب انتباه المشاهد لأجزاء محدّدة على الشاشة تحدث عندها الحركة وتساعده على متابعة المشاهد الأكثر حيوية.

التقنيات الحاسوبية في الإحياء:

تهدف هذه التقنيات إلى التخلص من العمل اليدوي في الإحياء حيث يمكن تمييز مجموعة من المراحل. في المراحل الأولية تجري رقمنة digitizing الرسومات باستخدام ماسحات ضوئية optical scanners أو مرقمنات digitizer، أو لويحات بيانية graphics tablet، ومن ثمّ يجري ترشيحها وتنقيحها. أما في مرحلة التركيب composition stage، فتُدمج الطبقات المتعددة multiple layers في إطار واحد. تتيح التقانات الحاسوبية المتقدمة تطبيق الاستيفاء الآلي automatic interpolation بين الأطر المفتاحية، وتصيير rendering الصور انطلاقاً من التوصيف الهندسي geometric descriptions للمَشاهد.

يمكن - بصرف النظر عن نوعية التطبيق الإحيائي (ثنائي أو ثلاثي الأبعاد) - التفريق بين طريقتين للمسح في الإحياء الحاسوبي وهما: الإحياء الإطاري frame-by-frame animation، والإحياء في الزمن الحقيقي real-time animation.

- الإحياء الإطاري: يُولّد كل إطار حركي على نحو منفصل ويُخزّن على الوسيط (الحاسوب، الفلم) ويُظهر الفلم لاحقاً دفعة واحدة.

- الإحياء في الزمن الحقيقي: تُظهر كل مرحلة من الحركة مباشرةً عند توليدها. وغالباً ما تُستخدم هذه الطريقة في تطبيقات الإحياء البسيط، ولكنها تحتاج في بعض التطبيقات البيانية المعقدة - كمحاكيات الطيران - إلى بنى مادية وبرمجية خاصة لتسريع الإظهار وتوليد الإحياء بسرعة توافق معدّل الإنعاش.

تقنيات الإحياء ذات البعدين :two-dimensional animation techniques

تركّز هذه التقانات على طرق معالجة الصورة وأدواتها؛ إذ تسمح بإضافة أغراض بيانية على صور متوفرة سابقاً وحذفها. يمكن استخدام التقانات السابقة في الإحياء بشكل مستقل، أو يمكن أن تشكل مرحلة أولية في تحسين الصور المولّدة. ومن البنى المادية المستخدمة البسيطة:

- التصوين المزدوج double buffering: يُستخدم صوانا إنعاش two refresh buffers في الذواكر الحية للحاسوب. وعند إنشاء إطار وحفظه في الصوان الأول والبدء بقراءته وإظهاره على الشاشة يجري على التوازي إنشاء الإطار التالي وتشكيله وحفظه في الصوان الثاني. وبعد الانتهاء من الإظهار الأول، يجري تبادل الأدوار بين الصوانين. تسمح المكتبات البيانية بوساطة توابعها بتنشيط الأدوار وتبادلها بين الصوانين.

- العمليات المتسلسلة raster operations: وهي تقانة برمجية تسمح بتوليد الإحياء بالزمن الحقيقي في بعض التطبيقات المحدودة كبرامج الألعاب البسيطة باستخدام توابع بيانية (انسحابية، دورانية) تسمح بنقل مصفوفة من البكسلات من منطقة معينة في الذاكرة - تمثّل غرضاً معيناً على الشاشة - إلى منطقة أخرى. يمكن تطبيق هذه الطريقة على أغراض ثنائية أو ثلاثية الأبعاد.

- تحويلات جداول التقابل الملونة color-look-up table transformations: وفيها يمكن توليد الإحياء عن طريق تغيير ألوان مناطق متعددة بالصورة من خلال الاستعاضة عن كل لون i باللون (i-1) mod n حيث n عدد الألوان في الجدول. تُعدّ هذه التقنية أسرع تنفيذاً من التقنيتين السابقتين لتجنبها إرسال كامل الصورة إلى الصوان.

- تغيير الأشكال morphing: وهي العملية التي يُحوّل وفقها الغرض من شكل إلى آخر. يمكن للمصمّم نمذجة تحوّل الأشكال باستخدام حافات مستقيمة edges ومضلعات polygons والعبور من نموذج لآخر بتطبيق أطر بينية بين كل إطارين مفتاحيين، والحفاظ على عدد مستقيمات المضلع أو على عدد المضلعات بين كل إطارين.

تقنيات الإحياء الثلاثية الأبعاد three-dimensional animation techniques:

تعمل هذه التقنيات على بناء عوالم افتراضية virtual worlds ثلاثية الأبعاد، يمكن للشخصيات والأغراض فيها التحرك والتفاعل. يتطلب استخدام مثل هذه العوالم لتوليد إحياء الصور ثلاث مراحل: النمذجة modeling، والإحياء animating، والتصيير rendering. تتضمن النمذجة وصف الأغراض وطريقة توضعها في المشهد، في حين يحوّل التصيير توصيف الأغراض وحركتها إلى مجموعة من الصور.

متطلبات النمذجة:

يحتاج المستخدم لإحياء الحركة إلى معلومات عن الوصف الساكن والديناميكي للأغراض. يمكن تصنيف الأغراض وفق عدد من النماذج:

- النموذج المفصلي articulated model: وهو من الطرق المعروفة في تحديد المعلومات الديناميكية. يُعرّف النموذج المفصلي بوساطة مجموعة من الأغراض المترابطة بعضها ببعض بوساطة مفصلات joints وفق بنية تراتبية hierarchical شجرية. يمكن تحديد موضع غرض معين بوساطة مواضع جميع الأغراض العليا أو الدنيا في البنية كما هو موضح في الشكل (3).

- نظام الجسيمات particle system: وتسمى أيضاً مجموعة النقاط. تُحدّد حركة الجسيمات في الفراغ بوساطة مجموعة من القواعد. وتعدّ قوانين الفيزياء مرجعاً للحركة بحيث تخضع الجزيئات لشروط الجاذبية عند تصادمها مع باقي الأغراض. يسمح نظام الجسيمات بنمذجة المياه، والرذاذ، والدخان، وأسراب الطيور ونحوها.

- الأغراض القابلة للتشوه deformable objects: ويتضمن الأغراض التي لا يمكن تعريفها ضمن النموذج المفصلي، ولكن لها بنية يمكن بسهولة نمذجتها وفقاً لنظام الجسيمات. ونظراً إلى الطبيعة الواسعة لهذا الصف من الأغراض يمكن تمثيل هذه الأغراض بعدد من الطرق الأساسية مثل نماذج الحجوم وتمثيل السطوح والمياه والشعر والملابس والأسماك ونحوها.

ومع أن النماذج الثلاثة السابقة تسمح بنمذجة عدد كبير من الأغراض، إلا أن الأنظمة المعقدة تتطلب نماذج هجينة hybrid models تجمع بين نمطين أو أكثر. يبين الشكل (4) غطاساً لحظة غطسه في بركة السباحة. يمكن نمذجة الغطاس وفق النموذج المفصلي، في حين تُنمذج البركة وفق الأغراض القابلة للتشوه، والرذاذ وفق نظام الجسيمات.

متطلبات التصيير:

يجري عادةً تطبيق تقنية تنعيم الحركة motion blur لتلافي تقطع غرض عند الحركة السريعة ضمن المشهد. تعدّ هذه التقنية أحد أشكال صد التشوه الطيفي زمنياً anti-aliasing.

طرائق توليد الإحياء animation generation

تعدّ مهمة الإحياء الحاسوبي من المهمات الصعبة التحقيق؛ إذ إن العين البشرية قادرة بسهولة على اكتشاف الحركة غير الطبيعية. وينبغي أن يكون المصمّم قادراً على إضافة تفاصيل بارعة لتوصيف سلوك الشخصيات ومزاجها. ومن الطرق المستخدمة في توليد الإحياء:

- الإطار المفتاحي الحاسوبي: وهي مشتقة من تقانة الإحياء التقليدي التي تضمن حسن التحكم في الحركة، لكنها لا تضمن طبيعتها. يحدّد المصمّم المواضع المفتاحية للأغراض المراد إحياؤها في الأطر المفتاحية، ثم يقوم الحاسوب بالاستيفاء الداخلي interpolation لتحديد مواضع الأغراض البينية ضمن باقي الأطر. تؤدي خوارزميات الاستيفاء دوراً مهماً في الشكل النهائي للحركة، كما يُعدّ الاستيفاء الخطي linear interpolation من أبسط أنماط الاستيفاء، إلا أن الحركة فيه تبدو مصطنعة لأن سرعة الأغراض غير مستمرة. ولتجاوز هذه المشكلة تُطبّق المنحنيات سبلاين splines للحصول على شروط انسيابية مقبولة. أما الأغراض المفصلية (الجسم البشري مثلاً) فيحدد المصمّم موضع غرض معين فقط ويستعين بخوارزميات التحريك العكسي inverse kinematics لحساب بقية مواضع الأغراض الدنيا في البنية الهرمية آلياً. فعلى سبيل المثال، تسمح الخوارزمية لموضعٍ محددٍ سلفاً ليد الإنسان وجذعه، بحساب زوايا الكتف والمرفق.

تبسط هذه التقنية مسألة توليد الحركة لكنها تتطلب من المصمِّم فهماً معمَّقاً لحركة الأغراض وسلوكياتها. تتضمن حزم الإحياء التجارية حالياً خوارزميات الـتحريك العكسي والاستيفاء لإحياء الشخصيات البشرية، إضافة إلى خوارزميات مساعدة في حساب التوازن وقيود الزوايا عند المفاصل والتصادم والاحتكاك بين الأجسام.

- المنهجيات الإجرائية procedural methods: وتتضمن مجموعة الإجرائيات اللازمة لتوليد أنماط حركية خاصة. تتميز هذه الطريقة بميزتين أساسيتين مقارنة بمنهجية الإطار المفتاحي: قدرتها على توليد طيف واسع من الحركات المتشابهة، وإمكان تطبيقها في أنظمة إحياء معقدة مثل نظم الجسيمات ونظم السطوح المرنة flexible surfaces. وتعدّ نظم المحاكاة الفيزيائية physically- based simulation من المنهجيات الإجرائية التي تطبق القوانين الفيزيائية لمحاكاة حركة واقعية، لكنها تتطلب من ناحية أخرى فهماً معمّقاً للقوانين الفيزيائية. تُقسم نظم المحاكاة الفيزيائية إلى نوعين أساسيين:

- النظم غير الفعالة passive: وهي التي لا تملك فيها الأجسام أي طاقة داخلية، إنما تتحرك عند تطبيق قوى خارجية عليها. وهي تحتاج إلى توصيف دقيق للقوانين الفيزيائية والشروط الأولية للحركة. تُستخدم هذه الأنظمة في محاكاة حركة الأحواض المائية وحركة الثياب والشعر.

- النظم الفعّالة active: تمتلك فيها الأجسام طاقات داخلية تسمح لها بالحركة بإرادتها الذاتية. تُعدّ نمذجة هذه النظم أصعب مقارنةً بالنظم غير الفعالة بسبب حاجتها إلى نمذجة القوانين الفيزيائية، ومن ثم توصيف سلوك الشخصيات. تُستخدم هذه الأنظمة في محاكاة حركة الأشخاص والحيوانات والإنسان الآلي.

تحتاج هذه المنهجيات بنوعيها أيضاً إلى مجموعة من خوارزميات التحكم التي غالباً ما تُصمم بتطبيق تقنيات استمثال optimization techniques، لتمكين النموذج من المشي والركض والقفز والقيام بفعاليات مختلفة.

يوضح الشكل (5) مشهداً لأشخاص في حديقة. تمّ تطبيق النظم الفعَّالة لمحاكاة حركة الأشخاص وحركة الملابس، في حين تمّ استخدام نظم التحكم لتوليد حركة المشي.

تُستخدم المنهجيات الإجرائية أيضاً لتوليد حركة مجموعة من الأغراض التي تتحرك معاً وتوصيف سلوكها group behaviors كالحشود الجماهيرية وأسراب الطيور والأسماك.

التقاط الحركة motion capture: وتعتمد على استخدام مُحسّات خاصة تسمى المتعقِّبات trackers لتسجيل حركة الشخص المؤدي وحفظها (الشكل6). من ثمّ تُستخدم المعطيات المسجّلة لتوليد حركة الشخصية الافتراضية. تتأثر هذه المنهجية بالعديد من المشكلات التي تحول دون استخدامها في التطبيقات كافة، مثل: دقة أجهزة قياس الحركة، وفرق الأبعاد بين الشخصية الحقيقية والشخصية الافتراضية البيانية. لا تسمح التقانات الحالية المستخدمة في المُحسّات بالتقاط كافة أنواع الحركة. وعلى الرغم من ذلك، تعدّ هذه الطريقة من الطرق الأكثر انتشاراً، التي لاقت رواجاً تجارياً سريعاً حالياً نظراً لسهولتها إضافة إلى قابلية تسجيل حركة أكثر من شخصية في الوقت نفسه.

لغات الإحياء الحاسوبي animation languages

تتوفر حالياً عدة لغات لوصف الإحياء تندرج تحت ثلاث فئات:

تدوين القوائم الخطية linear-list notations:

وصف كل حدث event بتحديد رقم بداية الإطار ونهايته، ونوع الحركة action، وعدد من الموسطات parameters. وعلى سبيل المثال؛ تعني التعليمة التالية:

42, 53, B ROTATE «PALM», 1, 30

تدوير الغرض PALM على المحور 1 بمقدار 30 درجة وذلك بين الأطر 42 و53، وتحديد قيمة الدوران في كل إطار بوساطة الجدول B الذي يحدد قيم الاستيفاء.

لغات عامة:

تُدمج مقدرات الإحياء ضمن لغة برمجية ذات أغراض عامة general-purpose language. وتُستخدم قيم المتحولات موسطات في إجرائيات لغة البرمجة المنجزة للإحياء. فعلى سبيل المثال؛ تتضمن اللغة ASAS - التي تعتمد على لغة البرمجة LISP - مجموعة من الأوليات primitives مثل: المتجهات vectors، والألوان، والمضلعات polygons، والمصمتات solids، والعوالم الفرعية subworlds، ونقاط النظر points of view. وتتضمن أيضاً طيفاً واسعاً من التحويلات الهندسية. تُوصف مثلاً حركة مكعب my-cube في أثناء حركة الكاميرا بوساطة مجموعة من التعليمات التالية:

- تحديد الغرض النشط (grasp my-cube)؛

- تدوير الغرض مع عقارب الساعة بزاوية محدودة (cw 0.05)؛

- تنشيط الكاميرا (grasp camera)؛

- تحريك الكاميرا نحو اليمين (right panning-speed)؛

تُنفّذ مجموعة التعليمات السابقة على كل الأطر المحددة.

لغات بيانية graphical languages:

وتسمح بوصف الإحياء والإظهار الذي يسبق الأحداث preview بيانياً بدلاً من الوصف النصي للحركة كما هو الحال في الفئتين السابقتين. تُستخدم هذه اللغات للتعبير عن الحركة، وتعديلها، وإدراك التغيرات المتزامنة للأغراض التي يجري إحياؤها بيانياً. ويعدّ النظام S-dynamics system مثالاً على ذلك.

تطبيقات الإحياء الحاسوبي:

تؤدي البنى العتادية والبرمجية دوراً مهماً في جودة المنتج الإحيائي، لذلك ينبغي اختيار هذه البنى معاً على نحو متوافق. تختلف البنى العتادية فيما بينها بالكفاءة والأداء، فمنها ما هو متخصص بتنفيذ بعض المهمات البيانية الخاصة، ومنها ما يُستخدم في تطبيقات عامة. من هذه البنى الأكثر شيوعاً:

- محطات العمل من النوع :Silicon Graphics (SGI) وهي محطات عمل بيانية تخصصية طوّرتها شركة Silicon Graphics وتتميز بسرعتها الفائقة وأدائها المتميز، بحيث تُعدّ من أوسع البنى العتادية انتشاراً، التي تستخدم نظام التشغيل UNIX. تتوفر منها عدة أنماط: منها ما يُستخدم بتطبيقات بيانية عامة مثل Indy، ومنها ما يُستخدم تحديداً في تطبيقات الإحياء البيانية مثل Indigo Xtreme، في حين يُستخدم الحاسوب Onyx في الحسابات البيانية المعقدة المرتبطة بالإظهار. تعمل البرمجيات البيانية مثل Wavefront، Alias، وSoftimage على هذه المحطات.

- الحواسيب الشخصية من النوع PC: وهي حواسيب متعددة الاستخدامات تجمع بين القدرة والمرونة، وتُستخدم في التطبيقات البيانية الإحيائية البسيطة، مثل 3DStudio وAnimator Studio.

- الحواسيب الشخصية من النوع Macintosh: صُمِّمت خصيصاً للتطبيقات البيانية وأعمال النشر المكتبي. من البرمجيات البيانية المستخدمة: منتجات شركة Adobe مثل Photoshop و Premiere و Strata وStrata Studio Pro.

- الحواسيب من النوع Amiga: صُمِّمت من شركة Commodore، واستُخدمت في تطبيقات الإحياء وخاصةً في مجال الدعاية والإعلان مستفيدةً من الحزم البرمجية Video Toaster وLight Wave 3D.

استُخدمت مفاهيم التحريك تقليدياً في صناعة الأفلام المتحركة، واستخدمت أيضاً في التعليم وصناعة الإعلان والإظهار العلمي scientific visualization والتطبيقات الصناعية وأنظمة التحكم، ومحاكاة الطيران والبحث العلمي.

غسان كويتر

مراجع للاستزادة:

- J. K. Hodgins and J. F. O’Brien, Computer Animation, College of Computing and Graphics, Visualization, and Usability Center. To appear in the Encyclopedia of Computer Science, from International Thomson Computer Press, Fourth Edition, 2010.

- I. V. Kerlow, The Art of 3-D Computer Animation and Imaging, Van Nostrand Reinhold, New York, 1996.

- F. I. Parke, K. Waters, Computer Facial Animation, 2008.

- N. M..Thalmann & D. Thalmann, Handbook of Virtual Humans, 2004.

- R. Taylor, The Encyclopedia of Animation Techniques, Quarto Inc., London, England, 1996.

- S. Zhang et. Al. Facial Expression Synthesis using PAD Emotional Parameters for a Chinese Expressive Avatar in “Affective computing and intelligent interaction, edited by Ana Paiva, Rui Prada, Rosalind W. Picard, 2007.