ИССЛЕДОВАНИЕ ВИДОВ И МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ И АНИМАЦИИ

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИДОВ И МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ И АНИМАЦИИ

Корниенко Д.С. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 25, имени Героя Советского Союза Остаева А.Е.
Маркина В.А. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 25, имени Героя Советского Союза Остаева А.Е.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 Введение

Компью́терная анима́ция — вид анимации, создаваемый при помощи компьютера. На сегодня получила широкое применение как в области развлечений, так и в производственной, научной и деловой сферах. Являясь производной от компьютерной графики, анимация наследует те же способы создания изображений.

Раньше анимацию создавали вручную — карандашом и тушью на кальке. Потом стали применять компьютеры. В начале, использовали большие компьютеры, они назывались мейнфреймы. Потом создатели мультфильмов перешли на мощные графические станции.

А в наше время для того чтобы создать простой анимационный фильм, достаточно мощности обычного персонального компьютера.

Объектом исследования являетсясоздание компьютерной анимации.

Цель исследования:способы создания компьютерной анимации и программы для их реализации.

Гипотеза:Я считаю, что существует множество способов создания компьютерной анимации и программ для их реализации.

Задачи проекта:

  • провести обзор и анализ компьютерных программ предназначенных для создания анимации;

  • обозначить область применения;

  • провести практическую работу с использованием рассмотренных программ;

  • определить способы хранения.

Методы исследования:

  • анализ информационных источников;

  • тестирование программ при создании анимации;

  • рассмотрение алгоритмов создания анимации.

Основная часть

Практически с самого момента появления компьютеров появилась и компьютерная графика. В настоящее время можно сказать, что нет ни одной области в деятельности человека, где бы она ни применялась. Редко какой фильм обходится без компьютерной графики, не говоря уж о рекламе, издательском деле, анимации и компьютерных играх. Виртуальная реальность находит свою нишу в индустрии развлечений и видеоиграх. Число виртуальных галерей и развлекательных парков быстро растет. Практически ни одно производство не обходится без компьютерной графики.

Компьютерная графика появилась достаточно давно - уже в 1960-ых годах существовали полноценные графические системы. Сегодня принято пользоваться терминами компьютерная графика (КГ) и компьютерная анимация (КА). Понятие компьютерная графика включает все виды работ со статическими изображениями, компьютерная анимация имеет дело с динамически изменяющимися изображениями. Объединить графику и анимацию дает возможность аббревиатура КГиА.

Computer graphics - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ. (Борковский А.В. "Англо-русский словарь по программированию и информатике")

Computer animation - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.( "Англо-русский словарь по вычислительной технике" п/р Е.К. Масловского)

В основе любой анимации лежит фиксация фаз движения объектов -определение в каждый момент времени их положения, формы, размеров и иных свойств, например цвета. Эту операцию называют фазовкой илитаймингом.

Компьютерная анимация — вид анимации, создаваемый при помощи компьютера. В отличие от более общего понятия «графика CGI», относящегося как к неподвижным, так и к движущимся изображениям, компьютерная анимация подразумевает только движущиеся. На сегодня получила широкое применение как в области развлечений, так и в производственной, научной и деловой сферах. Являясь производной от компьютерной графики, анимация наследует те же способы создания изображений: векторная графика, растровая графика, фрактальная графика, трёхмерная графика (3D)

По принципу анимирования можно выделить несколько видов компьютерной анимации.

Анимация по ключевым кадрамРасстановка ключевых кадров производится аниматором. Промежуточные же кадры генерирует специальная программа. Этот способ наиболее близок к традиционной рисованной анимации, только роль фазовщика берет на себя компьютер, а не человек.Запись движенияДанные анимации записываются специальным оборудованием с реально двигающихся объектов и переносятся на их имитацию в компьютере. Распространённый пример такой техники — Motion capture (захват движений). Актеры в специальных костюмах с датчиками совершают движения, которые записываются камерами и анализируется специальным программным обеспечением. Итоговые данные о перемещении суставов и конечностей актеров применяют к трёхмерным скелетам виртуальных персонажей, чем добиваются высокого уровня достоверности их движения.Такой же метод используют для переноса мимики живого актера на его трёхмерный аналог в компьютере.Процедурная анимацияПроцедурная анимация полностью или частично рассчитывается компьютером. Сюда можно включить следующие её виды:Симуляция физического взаимодействия твёрдых тел.Имитация движения систем частиц, жидкостей и газов.Имитация взаимодействия мягких тел (ткани, волос).Расчёт движения иерархической структуры связей (скелета персонажа) под внешним воздействием (Ragdoll).Имитация автономного (самостоятельного) движения персонажа. Примером такой системы является программа Euphoria.Программируемая анимацияШирокое применение в сети получили два языка, с помощью которых программируются движения анимируемых объектов:Java-Script — браузерный языкAction-Script — язык работы с приложениями FlashТак же компьютерную анимацию можно разделить на виды: Flash-анимация, покадровая классическая, 3D анимация.

Flash-анимация основана на принципе анимации по ключевым кадрам. Расстановка ключевых кадров производится аниматором. Промежуточные же кадры генерирует специальная программа. Этот способ наиболее близок к традиционной рисованной анимации, только роль фазовщика берет на себя компьютер, а не человек.

Покадровая анимация (мультипликация) состоит в прорисовке всех фаз движения. Все кадры при этом являются ключевыми. Автоматическая анимация движения или формы заключается в рисовании ключевых кадров, соответствующих основным фазам или этапам движения, и последующем автозаполнении промежуточных кадров.

Трёхмерная компьютерная анимация - создание перемещающихся картин в трёхмерной цифровой среде, основана на упорядочивание последовательных изображений, такие изображения ещё называют «кадром». Этот процесс упорядочивания последовательных кадров называется моделированием. Таким образом, вместо обычной анимации, используя компьютер, можно создать трёхмерные объекты, которые выглядят и двигаются более реалистично, чем их двухмерные аналоги.

Область применения компьютерной анимации также как и компьютерной графики имеет большое применение в различных сферахITТехнологий:

  • научная;

  • деловая;

  • конструкторская;

  • иллюстративная;

  • художественная и рекламная.

Программы для создания анимации.

Двумерная анимация: Animator Pro, Animo , Autodesk ,Animator Studio, предназначенный для двумерного рисования и анимации, работает уже под Windows и, в отличие от предшественника, поддерживает звук. С его помощью можно отредактировать видеозапись, подготовить анимационный и звуковые ряды, и объединить все это вместе.

Трехмерная анимация: 3D Studio , 3D Studio MAX, программы работают под DOS, обеспечивает весь процесс создания трехмерного фильма: моделирование объектов и формирование сцены, анимацию и визуализацию, работу с видео. Кроме того, существует широкий спектр прикладных программ (IPAS-процессов), написанных специально для 3D Studio. Для создания трехмерной анимации на компьютерах IBM и Macintosh удобно пользоваться и пакетом Electric Image Animation System, включающим большой комплекс анимационных средств, спецэффекты, инструментарий для работы со звуком и генератор шрифтов с настраиваемыми параметрами. Хотя у этой программы нет средств моделирования, но зато есть возможность импорта свыше тридцати различных форматов моделей. Пакет также поддерживает работу с иерархическими объектами и средствами инверсной кинематики.

Один из флагманов современной трехмерной анимации на SGI - это пакет PowerAnimator фирмы Alias Wavefront. Его средства моделирования, поддерживающие работу со сложными иерархическими объектами и поверхностями, представляют собой один из наиболее мощных и удобных комплексов инструментов создания объектов на основе полигонов и, главное, сплайнов. Пакет позволяет создавать реалистичные образы, в частности, благодаря отличным возможностям освещения - направленного и рассеянного, с использованием бликов и других эффектов. Пакет поддерживает богатые средства затенения и техники придания реалистичности поверхностям, которые позволяют оживить гладкие и жесткие конструкции, неизбежно выдающие свое компьютерное происхождение. Возможен предварительный "быстрый" рендеринг. PowerAnimator содержит богатые инструменты анимации объектов, источников света и камер, отличный инструментарий для работы с частицами и автоматизации анимации.

Системы для работы с видео и компоновки.

Программа для редактирования видео Adobe Premiere, версии которой существуют для Windows и Macintosh, позволяет выполнять монтаж оцифрованного видео, статичных изображений и звуковых файлов.

Пакет Composer фирмы Alias|Wavefront для платформы Silicon Graphics содержит инструменты комплексного формирования сцены, средства видеозаписи и создания спецэффектов. Он позволяет создавать, редактировать и записывать видеопродукцию очень высокого качества, компоновать и микшировать анимационные клипы и отдельные кадры, вводить в них спецэффекты и тексты. Пакет предоставляет возможность увидеть не только окончательный результат своих трудов с полным разрешением, но и промежуточные результаты на экранчике пониженного разрешения. Composer поддерживает все кино- и видеоформаты и устройства работы с видео.

Программы для научной визуализации.

Среди программ научной и инженерной графики для PC можно выделить продукты фирмы Golden Software: программы Surfer и Grapher, предназначенные, соответственно, для создания поверхностей и графиков (в среде DOS или Windows), и пакет MapViewer для построения цветных карт в среде Windows. Цветные графики и карты выводятся этими программами на любой монитор или внешнее устройство, поддерживаемое Windows. Пакет Surfer позволяет обработать и визуализовать двумерные наборы данных, описываемые функциями типа z=f(x,y). Он строит цифровую модель поверхности, проделывает вспомогательные операции и визуализует результат.

Adobe Photoshop — является платной программой.

Основное назначение программы Adobe Photoshop – создание фото реалистических изображений, работа с цветными сканированными изображениями, ретуширование, цветокоррекция, коллажирование, трансформации, цветоделение, создание анимированного покадрового изображения и другое.

GIMP — свободный графический редактор, который поддерживает больше тридцати форматов изображений, умеет работать со слоями, масками, фильтрами и режимами смешивания. Данный графический редактор позволяет создать анимационную графику В арсенале программы есть огромный спектр инструментов для цветокоррекции и обработки любых фотографий и изображений. GIMP чаще используется на операционной системе Linux.

Adobe Flash мультимедийная платформа компании Adobe для создания веб-приложений или мультимедийных презентаций. Широко используется для создания рекламных баннеров, анимации, игр, а также воспроизведения на веб-страницах видео- и аудиозаписей.

Blender — свободный пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки видео, а также создания интерактивных игр. Blender чаще используется на Linux

Бесплатная программа Toon Boom Animation-ish предназначена для создания анимации, поздравительных открыток, web-сайтов, презентаций и школьных проектов. Благодаря несложному интерфейсу подходит для школьников. Toon Boom Animation-ish - простая программа для создания мультипликации. Благодаря несложному интерфейсу программка подходит для широкой аудитории, включая детей. Привлекательное оформление и легкие в освоении инструменты рисования, делают процесс создания анимации увлекательным. Имеет привлекательное оформление и легкие в освоении инструменты рисования.

Honestech Claymation Studio - это бесплатная программа для создания "пластилиновых" мультфильмов. Из настоящего пластилина создаются образы, герои расставляются, передвигаются и фиксируются на цифровую фотокамеру, добавляется трансформация, фон, музыка, и - фильм готов

Pencil (Карандаш) – бесплатная программа с открытым исходным кодом для создания анимации. Кросплатформенная: для Mac OS X, Windows и Linux. Она позволяет создавать рисованную анимацию с использованием как растровой, так и векторной графики. В этой программе всё максимально просто – вы создаёте несколько векторных и растровых слоёв и, используя удобные для вас инструменты, покадрово рисуете мультфильм. Тут есть и «луковая кожура» (полупрозрачно видны несколько предыдущих кадров, для удобства рисования), и ключевые кадры, и экспорт в видеоформаты и swf, и поддержка планшетов.

Plastic Animation Paper (PAP). Для Windows. Профессиональная бесплатная программа для создания мультипликации, обладающая очень широкими возможностями. Шесть слоёв, управление освещением, специальные возможности для создания черновых набросков, настраивание под себя, возможность экспорта в другой формат, работа со звуком. На сайте разработчиков есть учебники, как работать в программе.

Также для создания анимации можно использовать такие программы как:

  1. Adobe Photoshop;

  2. Easy GIF Animator 6.

Заключение

Исходя из вышеизложенного, я пришла к выводу: В программе Adobe Photoshop анимация создается с помощью слоёв, которые по переменно отключаются. При включении эффекта анимации настраивается скорость сиены слайдов, тем самым достигается эффект движения. Созданный файл сохраняется с расширением GIF. В программе Easy GIF Animator 6 анимация создаётся с помощью копирования и многократной вставки рисунка. В следствии редактирования каждого слайда и запуска просмотра анимации происходит настройка покадрового воспроизведения анимации. Так, же как в программе Adobe Photoshop при настройке эффекта анимации настраивается время смены слайдов для достижения плавного перехода незаметного для глаза человека. Созданный файл сохраняется с расширением GIF. Обе программы предназначены для создания двумерной анимации. Для раннего изучения школьников среднего звена могу рекомендовать программу Easy GIF Animator 6 т.к. она проста в использовании и не требует особых знаний. Список литературы
  1. http://edugalaxy.intel.ru/?automodule=blog&blogid=25&showentry=4235

  2. http://kaltan.ucoz.com/load/grafika/skachat_toon_boom_animation_ish_1_2_na_russkom/10-1-0-1029

  3. www.klyaksa.net

  4. www.it-n.ru

  5. www.allbest.ru

  6. www.alleng.ru

  7. www.orakul.spb.ru

  8. www.markbook.chat.ru

  9. ru.wikipedia.org/wiki/ Компьютерная_графика

  10. Бубнов А.Е. Компьютерный дизайн. Основы, Мн: Знание, 2008 г.

  11. "Информатика и ИКТ. 10-11", Н.Д. Угринович, Москва, 20012 г.

  12. Кричалов А.А. Компьютерный дизайн. Учебное пособие, Мн.: СТУ МГМУ, 2008 г.

  13. Стоянов П.Г. Работа с цветом и графикой, Мн.: БГУИР, 2008 г.

13

Просмотров работы: 6204