MULTIMEDIALE LEERMIDDELEN --- LOS TEKSTFRAGMENT

Animatie

Deze tekst beperkt zich tot animatie op een beeldscherm en opgewekt door een computer: dus computeranimatie. Wij gaan in op soorten van computeranimatie en op de orde van computeranimatie. Hier vervolgens animatie genoemd. Er bestaat binnen de leermiddelentechnologie en de toegepaste onderwijskunde veel onduidelijkheid over animatie. Bij animatie is beweging een kenmerk, maar meer nog is bij animatie het dynamische karakter het specifieke kenmerk. Vooral dat laatste is belangrijk. We kunnen en moeten ons in een artikel over animatie de volgende vragen stellen:

Wat bedoelen we met animatie of computeranimatie?
Waarom is het nuttig onderscheid te maken bij animaties?
Wat is model-driven animatie?
Wat voor soorten computeranimatie zijn er?
Wat is 1e, 2e en 3e orde animatie (volgens Min)?
Wanneer is beweging (ook) animatie?
Hoe maken we animaties?

Er zijn heel veel soorten computeranimatie. Lineaire animatie is het meest bekend. Deze animatie is te vergelijken met een film, een movie. Het filmpje bestaat uit een serie losse frames. We noemen deze vorm van animatie dan ook wel frame-by-frame-animatie.

Figuur 1a. In deze figuur is - schematisch - te zien wat een gewone lineaire animatie is: een presentatie van beeldje voor beeldje en met een gelijkmatige en automatische tijdsinterval. Een lineaire animatie bestaat uit frames. Een frame heeft inhoud c.q. een hoeveelheid beeldinformatie en volgt een ander frame met beeldinformatie op. Dit geeft op een beeldscherm een illusie van beweging.

Figuur 1b. In deze figuur is de hoeveelheid beeldinformatie die na elkaar volgend op een beeldscherm wordt gepresenteerd te zien. Lineaire animatie is een lineair verschijnsel.

Animatiefilmpjes op een computer zijn heel belangrijk en worden veel gebruikt, maar binnen de leermiddelentechnologie is de rol van model-driven animatie een nog belangrijkere vorm van animatie. Dat omdat in drill and practice programma's, games en simulaties als leermiddel deze vorm heel veel voorkomt; vaak op de achtergrond en niet zo zichtbaar; maar belangrijk en vaak essentieel voor het leersucces van de betreffende leermiddelen. Mayer (2001) spreekt van narrated animation. We noemen deze soort animatie, technisch gesproken: 1e orde animatie.

Figuur 2. Model-driven animatie kenmerkt zich door bewegingen van een of meerdere objecten die volslagen onvoorspelbare tracjecten afleggen op een beeldscherm over een op zich willekeurige visuele digitale achtergrond (hier volkomen willekeurig aangegeven door een huisje).

Een goede definitie van 'model-driven animatie' is:

Model-driven animatie is: een programma of programma-onderdeel waarbij een of meerdere objecten, onder invloed van iets of iemand, onvoorspelbare trajecten afleggen, over een achtergrond, op een beeldscherm.

We noemen deze soort animatie: 2e orde animatie. Elke 2e orde animatie heeft dus minimaal een object dat beweegt onder invloed van iets of wat, t.w.

onder invloed van het programma: direct;
onder invloed van de user; direct of indirect;
onder invloed van de intelligentie van het programma: een model of iets soortgelijks.

Een gewone graphic of een plaatje noemen we 0e orde animatie. (Omdat een plaatje of een graphic niet beweegt en dus geen animatie is.) Er zijn echter meerdere vormen van animatie dan alleen de lineaire animatie en de model-driven animatie. In de hiervolgende tekst worden vier hoofd-soorten benoemd. Aan de orde komen termen en begrippen zoals:

Lineaire animatie. Een sequentiële of frame-by-frame-animatie
(door mij ook wel genoemd: 1e orde animatie);
Model-driven animatie. Een animatie met minstens een object, een traject en een achtergrond (ook wel genoemd 'dynamische graphic' en soms 'dynamische dynamische graphics')
(door mij ook wel genoemd: 2e orde animatie);
Animatie in de vorm van groei of beweging. Een vorm van animatie die eigenlijk niet altijd als animatie herkend wordt, bijvoorbeeld een 'groeiende grafiek';
Statische animatie. Hierbij is geen beweging van plaats, alleen een dynamisch fenomeen in de tijd;

Hieronder ziet U twee voorbeelden van een model-driven animatie. Beiden zijn interactief. De een is interactief vanwege de commando's die u kunt geven via de knopjes; de ander is interactief omdat hij op de muis-positie reageert. Probeer het maar eens.

Voorbeeld 1. U ziet hier een formula-driven animatie. Het object is een bitmapped plaatje; het traject is een aflopende e-macht. De background is zwart met twee wolken erop. Klik op Start of Reset.

Werkte het? Het is met recht een 'dynamisch plaatje': een 'dynamische graphic'. Dit is het unieke van een electronisch, digtaal boek op een computer. In zo'n digitaal boek of college-diktaat kun je dingen dus 'echt' uitleggen en/of laten zien.

Het is heel belangrijk te weten over welke soort animatie en computeranimatie men spreekt. We beperken ons hier tot computeranimatie van het soort dat bij multimediale leermiddelen voorkomt. Op 2D- en 3D-animatie wordt hier niet ingegaan. Dat is een apart specialisme. Veel onbegrip tussen ontwerpers en ontwikkelaars van onderwijskundig verantwoorde multimedia, komt voort omdat men niet beseft dat bepaalde soorten computeranimatie technisch gesproken niets voorstellen en sommige andere soorten animatie weer heel moeilijk te maken zijn (bijvoorbeeld adventures). Multimedia specialisten binnen de onderwijskunde horen de verschillende soorten en vormen van animatie dus goed te kunnen onderscheiden. Elke soort computeranimatie wordt vaak op een totaal verschillende manier gemaakt en geeft over het algemeen een volkomen verschillende onderwijskundige uitkomst.

Voorbeeld 2. U ziet hier een model-driven animatie met een 'geprogrammeerd' object: paddle-diertjes. Het object heeft twee ogen en kan de cursor 'zien' en daarop reageren. De 'objecten' hebben als het ware twee flippers (paddles) om weg te peddelen. Omdat deze object iets kunnen zien zijn ze derhalve in onze terminologie 'intelligent' te noemen.

Wij onderscheiden - in deze site - minstens drie fundamenteel verschillende soorten animatie die allemaal op een geheel verschillende manier benaderd dienen te worden: 1e orde animatie (lineaire filmpjes met een duidelijk begin en een eind), 2e orde animatie (willekeurig bewegende objecten die ergens door worden aangedreven) en 3e orde animatie (als het object zelf ook dynamisch is en door iets veranderd). Graphics kun je in dit verband 0e orde animatie of 'geen' animatie noemen. Animatie heeft altijd iets uit het volgende rijtje:

animatie als functie van de tijd en van plaats;
animatie als functie van de tijd, maar niet als functie van plaats;

We kunnen de beweging en de dynamiek bij/van animatie en animatie-objecten ook nog in formule-vorm zetten. We kunnen bijvoorbeeld stellen dat een fenomeen een functie van de tijd is: y = f(t). Maar er is meer. Hierbij enkele aspecten:

de vermelding y = f(t) wil zeggen een variabele y is een functie van de tijd (dwz. de animatie is een dynamisch fenomeen; er is dynamiek).
de vermelding y = f(x,y,z) wil zeggen een variabele y als functie in een driedimensionale ruimte met de dimensies x, y en z..
de vermelding y = f(x,y) wil zeggen een variabele y als functie in een twee-dimensionaal, plat vlak met x en y.
de vermelding y =/= f(x,y,z) wil zeggen een variabele y die niet beweegt in de ruimte (dat komt voor bij 'statische animatie'; let wel: deze vreemde vorm van animatie is echter wel dynamisch..! Zie elders.).

Hieronder ziet U zes voorbeelden van tot de essentie terugbebrachte model-driven animatie.

Figuur 3a. Een gewone 'model-driven animatie' met een object dat, op een of andere manier 'gedreven' door 'iets', beweegt over een achtergrond en (dus) op het beeldscherm een traject aflegd.

Figuur 3b. Een 'meebewegend histogram' als vorm van beweging van een object (bovenin) en als vorm van animatie in de zin van een soort groeiende en terugtredende grafiek.

Figuur 3c. Een 'statische animatie' met vlakken die van kleur veranderen, bijvoorbeeld (hier) enkele uiterwaarden van een rivier die soms - onder invloed van een wiskundige model - overstromen en van groen (op het beeldscherm) blauw worden.

Figuur 3d. Een voorbeeld van een zeer eenvoudige vorm van 'statische animatie': een lopend tellertje (model-driven) zoals ook voorkomd bij een electronisch display van een benzinepomp.

Figuur 3e. Een voorbeeld van 'groeiende grafieken'. Dit is feitelijk ook een vorm van animatie, maar dan (klein) objectje dat beweegt en een spoor nalaat op het scherm. Het objectje tekent (dus) een (groeiende) grafiek (Min, collegestof, 1992 - 2002)

Hieronder ziet U een eenvoudig voorbeeld van een statische, model-driven animatie met een sterk visueel effect.

Voorbeeld 3. Een voorbeeld van een statische animatie met decimale tellertjes.

Overige aspecten

Om de bovengenoemde soorten van animatie te kunnen determineren, dienen er eerst een aantal begrippen goed te worden vast te leggen, zoals bijvoorbeeld het begrip 'frame', 'graphic' of 'geprogrammeerd object' en dergelijke. Wij doen hier een poging.

een 'graphic': is binnen de instrumentatietechnologie een hoeveelheid visuele informatie op het scherm (meestal bitmapped) (een 'visual') (Hier ook wel 0e orde animatie of een 'still' genoemd.)
een 'frame' is binnen de onderwijskundige technologie de kleinste hoeveelheid informatie (tekst of beeld of zelfs audio in zekere zin) die in zijn geheel in een klap op het scherm verschijnt.
een 'dynamisch object' is een object dat bij elke tijdsstap van grote verandert; komt alleen voor bij 3e orde animatie.
een 'geprogrammeerd object': is een object dat (in de programma source) geprogrammeerd is.

Welke soorten animatie en animatie-aspecten komen er allemaal bij educatieve software voor? We geven hier een aantal voor en bij dit vak horende, relevante definities:

een 'groeiende grafiek': is geen echte animatie (maar wel model-driven), maar mag onder bepaalde aanname een animatie genoemd worden. Namelijk 'animatie die een spoor nalaat' of een 'animatie-object (veelal een lijntje) dat een spoor nalaat'. (Dit is 'beweging' .)
een 'groeiend histogram': is een animatievorm als boven, maar dan wordt elke object met een steeds wisselende grootte op het scherm getekend en het object wordt daarna niet gewist. (Is volgens het hier gedefinieerde wel 'beweging'.);
een 'een meebewegend histogram': is een gewone animatie, waarbij de objecten wel van grootte veranderen maar niet van plaats (dus model-driven 2e orde animatie);
een 'statische animatie': is een animatievorm waaarbij het object niet beweegt, maar het beeldscherm wel dynamisch is;
een video movie: is hier een digitaal video fragment op het beeldscherm van een PC (geen 'echte' animatie maar lineaire animatie) (Dus 1e orde animatie of 'beweging').

Samenvatting

Wij onderscheiden vier verschillende soorten van animatie. We noemen het 0e, 1e, 2e, en 3e orde animatie.

0e orde animatie

0e orde animatie is geen animatie en ook geen beweging. Het is een 'graphic' of een 'still'.

Bijzonderheden:

te gebruiken als statische achtergrond
een graphic kan ook een frame of een 'still' zijn
een graphic is (of heeft) geen functie van tijd; dus y =/= f(t) en y =/= f(x,y)

1e orde animatie ('lineaire animaties')

1e orde animatie is een (gewone) lineaire animatie en dus ook beweging. Het is een 'filmpje' van losse 'frames'. Twee goede voorbeelden zijn:

filmpjes (gemaakt met MM-Director, ShockWave, Flash, etc.)
digitale movies (gemaakt met QuickTime, Media 100, Adobe Premiere, etc.)

Figuur 4. Deze figuur laat zien wat lineaire animatie is. Wij noemen dat frame-by-frame-animatie. Het is steeds een frame met inhoud en een hoeveelheid beeldinformatie die na elkaar volgend op een beeldscherm wordt gepresenteerd.

Bijzonderheden:

een bewegende achtergrond in de vorm van een serie graphics
de graphics schieten met 1/25 sec over het beeld
het frame is feitelijk het animatie-object (of omgekeerd: het object is de totale achtergrond)
y = f(t)

2e orde animatie (een 'dynamische graphic')

Tweede orde animatie is in principe bewegende objecten die onvoorspelbaar gedrag moeten kunnen hebben. Wij onderscheiden bewegende objecten die trajecten afleggen die in eerste of laatste instantie worden bepaald door:

een onderliggend model: model-driven
een onderliggende formule: formula-driven
een gebeurtenis: event-driven
onderliggende data: data-driven
een onderliggend expert systeem: expert systeem-driven
een onderliggende kennis- of regels-bestand: rule-base-driven

Bijzonderheden:
Bij dit soort animatie komt coordinatentransformatie voor. (Zie elders op deze web-site.)

3e orde animatie

Derde orde animatie is animatie waarbij het bewegend object ook nog steeds van vorm veranderd. Er is dus dan sprake van een dynamisch object. We kunnen dan met recht spreken van een 'dynamische dynamische graphic'. (Zie elders.) Meestal dienen dat soort objecten (ook) geprogrammeerd te worden. Wij onderscheiden:

geprogrammeerde dynamische objecten
serie verschillende bitmapped objecten d.w.z. een serie statische objecten
niet bewegende (in de zin van verschuivende) objecten
met een combinatie van dezen

Bijzonderheden:

y = f(t)
y = f(x,y) (dwz. 'beweging')
y =/= f(x,y) (dwz. 'statische animatie')

NB. Als 2e en 3 orde animatie wordt toegepast met een eerste orde animatie als achtergrond dan mag men (hier) de orde van de animatie met 'een' verhogen tot 3e resp. 4e orde animatie.

Tot slot: Hoe komt de beweging (of dynamiek) tot stand? Dat laat onderstaande figuur zien.

Figuur 5. De beweging komt op een gecompliceerde manier tot stand: model-driven, rule-based driven en/of event-driven. (Min, collegestof, 1992 - 2002)

Onderstaande figuur laat zien dat beweging (of dynamiek) op een beeldscherm - in principe - tot stand komt door een samenspraak van (mogelijke) interactie van de user via de muis of bijvoorbeeld een joystick; het (mogelijk) onderliggende wiskundige model; en van een (mogelijk) aanwezig expert systeem dat bepaalde beslissingen neemt.