3 д анимация реферат

Обновлено: 02.07.2024

Применение компьютерной техники в современной жизни стало незаменимым. Огромное количество отраслей используют вычислительные машины для ускорения решения задач. До недавнего времени вся компьютерная техника была лишь вспомогательным устройством для человека. Компьютер проводил различные вычисления, а основная работа лежала всё равно на человеке. Перед человечеством же стояли задачи масштабных строительств, проектов на будущее, испытаний, которых компьютер решить не мог. С появлением мощных графических станций, а так же компьютеров, способных решать не только математические задачи, но и визуализировать сложнейшие технологические процессы на экране, начинается новая эра в компьютерной промышленности. Самая большая радость для программиста – это видеть и знать, что пользователи находят для его детища самые разнообразные применения. Особенно это касается таких продуктов, как 3D Studio MAX, который, в отличие от текстового процессора или электронной таблицы, позволяет с помощью изобразительных средств воплотить самые фантастические идеи и мечты в жизнь. 1 Компьютерное трёхмерное моделирование, анимация и графика в целом не уничтожают в человеке истинного творца, а позволяют ему освободить творческую мысль от физических усилий, максимально настроившись на плод своего творения. Конечно, пока невозможно заниматься графикой без определённых навыков, но технология не стоит на месте и, возможно, в недалёком будущем творение человека будет зависеть только от его мысли.

Существует огромное количество областей, где применяется трёхмерное моделирование и анимация. Например, при испытании программы 3D Studio MAX пользователи проделали колоссальную работу, применяя эту программу в различных областях: от создания статической рекламы и динамических заставок для телеканалов до моделирования катастроф и трёхмерной анимации. До недавнего времени работу по созданию спецэффектов в кинематографии выполняли в специальных павильонах с использованием физических моделей, методов прозрачной фотографии и дорогих оптических принтеров. Теперь эта проблема решена с помощью современных программ. Уже не надо тратить тысячи человеко-часов на построение моделей, например динозавров, которые нужно затем установить на сцене, осветить, отснять и скомбинировать с остальными участниками эпизода. Достаточно посадить одного человека за обычный персональный компьютер, чтобы создать спецэффекты, создающие полное ощущение реальности. Нашествию

Компания Autodesk разработала 3D Studio. наибольшее распространение этот продукт получил в версии 4.0 для DOS. Данная программа использовалась для создания реалистичных игр, а так же первых моделей и спецэффектов в фильмах. Программа хороша своим исполнением, небольшой требовательностью к аппаратным ресурсам, а так же сравнительно низкой ценой (ок. 400 дол.) Конечно со временем эта программа стала неактуальной из-за несовместимости с современными системами и довольно слабых возможностей для воплощения мысли. Пришло время мощнейшей системы трёхмерного моделирования и анимации 3D Studio MAX для Windows NT. Данный продукт используется для создания современных фильмов, компьютерных программ с применением сложнейшей графики и спецэффектов. Конечно аппаратные средства для этого продукта должны быть исключительными, да и цена не для рядового пользователя( ок. 800 дол. за стандартную версию, 2000 дол. за более профессиональную версию и ок. 4000 дол. за сетевую версию). Подразделение Kinetix создавало этот продукт для профессиональных пользователей, хотя любитель, позволивший себе приобретение этого продукта, может воплотить незатейливые мечты в реальность, изучив некоторые тонкости работы с программой. Для таких пользователей будет достаточно IBM совместимого компьютера с процессором MMX или Pentium II с частотой от 166 и более Мгц. Понадобится мощная графическая карта. Кстати графические карты для программ 3D моделирования имеют совсем иные характеристики нежели мощные карты для современных игр. Например профессионалы используют дорогостоящие карты Elsa Gloria или эксклюзивные карты компании Diamond. Естественно 3D Studio MAX не предназначена для инженерных работ. Для этих задач компания Autodesk создала AutoCAD. Данный продукт занимает лидирующую позицию в мировом списке программ такого класса. Неудивительно, ведь он способен выполнять практически все операции, связанные с инженерными системами. Работа этой программы обслуживается тысячами узлов всемирной сети Internet. Система предназначена для профессионалов CAD. Работа в системе рассматривается как совместная работа нескольких компьютеров, выполняющих отдельные функции. Под аппаратные средствами подразумеваются мощнейшие персональные системы, а так же компьютеры на базе RISC процессоров. Известная компания по производству CAD программ Bentley Systems представила программу MicroStation (система интерактивного графического проектирования IGDS), которая занимает второе место после выше описанного AutoCAD. Основное назначение MicroStation – выполнение высокопрофессиональных проектных работ в машиностроении, транспорте, электронике, геодезии и картографии, архитектуре и управлении. Продукт реализован для платформ Intel PC, Apple PowerMac, IBM Power PC и RS/6000, SPARCStation, DEC Alpha и могут использоваться в средах DOS, Windows, OS/2 Warp и Unix.

Аппаратные требования : Pentium 6 –го поколения, 20 мб. RAM. Иногда создание отдельных объектов для желающих немного поэкспериментировать становится невозможным из-за неумения использовать ту или иную систему, а у умеющего делать что-либо не всегда есть средства для быстрой обработки хотя бы десятка объектов несложной формы. Для пользователей таких категорий компания MetaTools создала нехитрый генератор ландшафтов

Bryce 2, а затем и Bryce 3D. С помощью этих программ можно создавать вполне реалистичные пейзажи, управлять временами суток, погодными условиями и т.д. Основным плюсом данного продукта является незатейливое управление, понятное если не с первого, то со второго общения с интерфейсом. Возможность анимации, взгляда с разных точек на проекцию. Всё очень удобно и красиво, а главное доступно. При цене в 300 – 400 дол. программа требует Pentium процессор с графической картой, поддерживающей 3D рендеринг, и около 32 мб. RAM. Последнее время на арене появились сразу два продукта, поразившие воображения не только любителей, но и профессионалов. Animatek’s World Builder 2.0 – пакет, создающий поистине реалистичные пейзажи, с набором функций, присущем только профессиональным программам. Отличная интеграция с 3D Studio MAX позволяет полностью реализовать плот воображения. Тем не менее продукт считается полупрофессиональным и доступен многим любителям. Основное аппаратное требование – мощная видеокарта. Второй продукт – World Construction Set 3.0. Пакет опять же генерирует ландшафты, но в такой степени, что кроме него уже не потребуются другие пакеты 3D моделирования, хотя и используется поддержка 3D Studio MAX. Пакет рассчитан на профессионального пользователя и оставляет далеко позади Bryce 3D, находясь на равных разве что с Animatek’s World Builder. Превосходит все предыдущие пакеты в степени интеграции с 3D Studio MAX, а так же по наличию собственных высокотехнологичных средств визуализации. Пакет работает на платформах PC/ DEC ALPHA/ MAC/ SGI. Данный продукт возвращает нас к профессиональным системам трёхмерного моделирования, а точнее к аппаратным средствам для этих систем. Аппаратные средства на RISC- платформе. Платформа Silicon Graphics Inc. (SGI) обновилась производством модели PowerONYX, относящейся к старшему семейству выпускаемых компанией графических станций. В этих компьютерах устанавливаются процессоры R8000 (другое название - TFP), выпускаемые Mips Technologies. По предварительным данным, их производительность в четыре раза превосходит быстродействие самого мощного из ранее разработанных процессоров фирмы Mips - R4400.В результате показатели производительности модели PowerONYX с одной микросхемой R8000 (тактовая частота 75 МГц) приблизительно аналогичны таковым для графической станции ONYX Extreme Deskside с двумя процессорами R4400, каждый из которых работает на частоте 150 МГц, а цена её даже несколько ниже: 102 тыс. против 107 тыс. долл. - в конфигурации с 64 Мбайт ОЗУ, жёстким диском объёмом 2 Гбайт и графической системой Extreme. При этом новая станция явно превосходит своих предшественников по возможностям расширения аппаратной конфигурации, а заявленная компанией производительность при установке в этот компьютер 12 процессоров (максимально возможное число) составляет 3.6 Гфлоп. Модель PowerONYX поставляется с графической системой Reality Engine 2 (RE2) или Extreme. Наращивая вычислительные мощности высокопроизводительных графических станций, SGI не забывает и о младших моделях. Так, фирма анонсировала перенос на компьютеры Indy графического ускорителя XZ и предложила вниманию посетителей демонстрационный вариант новой системы. Был показан и жидкокристаллический экран для станций Indy, обеспечивающий разрешение 1280*1024 точек при 24- разрядном кодировании цвета. В целом эти разработки явно указывают на стремление SGI реализовать быструю высококачественную графику на сравнительно недорогих моделях рабочих станций. Между тем вопрос о том, насколько успешным будет продвижение на рынок компьютеров Indy, пока остаётся открытым: стоимость системы при наличии графического ускорителя XZ составляет 33 тыс. долл., тогда как за 38 тыс. долл. уже можно приобрести станцию следующего класса- Indigo 2, которая выгодно отличается от Indy широкими возможностями расширения (посредством установки дополнительных плат), а также наличием специальной системы охлаждения. Indigo 2 допускает и использование нового процессора R8000. Была продемонстрирована также видеосистема Sirius Video для платформы Silicon Graphics, которая способна взаимодействовать с графическими ускорителями VTX и RE2, обеспечивающими наложение текстур на трёхмерные объекты с возможностью последующего просчёта кадров в реальном времени, причём все эти функции реализованы на аппаратном уровне. Новая плата в качестве текстуры "предлагает" системам VTX и RE2 "живое" видео, которое затем можно подвергнуть любым операциям, применимым к обычной текстуре. Из других отличительных особенностей Sirius Video следует упомянуть поддержку любых типов видеосигналов, включая цифровые, а также одновременное обслуживание при их вводе и выводе двух внешних устройств. Единственная проблема, связанная с применением этой видеосистемы, заключается в отсутствии на сегодняшний день специального ПО, которое обеспечило бы выполнение всего спектра операций с видеосигналами и сделало ненужным монтажное оборудование, загромождающее современные студии.

Подводя итог обзору аппаратного обеспечения класса high-end, следует подчеркнуть явное доминирование платформы SGI. Несмотря на наличие отдельных разработок у других известных производителей (IBM, DEC), господство компании Silicon Graphics в данном секторе рынка остаётся незыблемым. Об этом свидетельствует постоянный рост объёмов продаж продукции фирмы, который, в 1993 г. составил 36% (по отношению к 1992 г.). Тем не менее Silicon Graphics стремиться распространить своё влияние и на другие области вычислительной индустрии, выпуская серверы для локальных сетей, а также предлагая решения для САПР. Не смотря на это ПК с процессором Intel продолжает оставаться наиболее распространённой платформой в сфере компьютерной графики и анимации.

Применение компьютерной техники в современной жизни стало незаменимым. Огромное количество отраслей используют вычислительные машины для ускорения решения задач. До недавнего времени вся компьютерная техника была лишь вспомогательным устройством для человека. Компьютер проводил различные вычисления, а основная работа лежала всё равно на человеке. Перед человечеством же стояли задачи масштабных строительств, проектов на будущее, испытаний, которых компьютер решить не мог. С появлением мощных графических станций, а так же компьютеров, способных решать не только математические задачи, но и визуализировать сложнейшие технологические процессы на экране, начинается новая эра в компьютерной промышленности. Самая большая радость для программиста – это видеть и знать, что пользователи находят для его детища самые разнообразные применения. Особенно это касается таких продуктов, как 3D Studio MAX , который, в отличие от текстового процессора или электронной таблицы, позволяет с помощью изобразительных средств воплотить самые фантастические идеи и мечты в жизнь.[1] Компьютерное трёхмерное моделирование, анимация и графика в целом не уничтожают в человеке истинного творца, а позволяют ему освободить творческую мысль от физических усилий, максимально настроившись на плод своего творения. Конечно, пока невозможно заниматься графикой без определённых навыков, но технология не стоит на месте и, возможно, в недалёком будущем творение человека будет зависеть только от его мысли.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Практическая работа "Настройка анимации объектов слайда в прикладной среде MS PowerPoint 2007", 11 класс

Практическая работа к уроку информатики и ИКТ в 11 классе по теме "Настройка анимации объектов слайда в прикладной среде MS PowerPoint 2007". Практическая работа обучающего характера с подробным описа.

Анимация. Создание анимации средствами растрового редактора GIMP

Урок в 9 классе по информатике на тему "Растровая и векторная анимация. GIF анимация"

В данном уроке показано, как создавать GIF анимацию на компьютере в растровом редакторе GIMP.

План-конспект занятия по анимации. Изобразительные возможности анимации

План-конспект 3 занятия из блока: пластилиновая техника анимации.

Конспект занятия по анимации. Определение общих принципов анимации.

Конспект занятия по анимации. 12 принципов анимации по У. Диснею. Знакомство с первым принципом.

Конспект открытого занятия "Компьютерная анимация" (Покадровая анимация. Визуализация)

Знакомство с историей анимации, технологией создания анимации, с дальнейшим созданием компьютерной покадровой анимации, в программе по созданию 2D анимации Synfing Studio.Обучающиеся знакомятся с.

Целью данной курсовой работы является моделирование персонажа в среде 3D Max. Для достижения этой цели была поставлена задача моделирования трехмерной динамической модели, а также управления элементами поверхности (человеческое тело), перемещения объекта в трехмерном пространстве, осмотра с разных сторон, освещения, создания компьютерного ролика (анимационного фильма).

Введение

Трехмерная графика и анимация, открывающие двери в захватывающий мир виртуальной реальности, занимают особое место среди компьютерных технологий, а пакет 3D Studio MAX компании Discreet является самым популярным среди приложений для трехмерного моделирования, анимации и рендеринга. Он обладает всеми необходимыми средствами для создания игровых миров и анимационных роликов и потому используется большинством разработчиков компьютерных игр и незаменим в компьютерной мультипликации и художественной анимации. Дизайнерам и инженерам 3D Studio MAX предоставляет средства фотореалистической визуализации для анализа разрабатываемого проекта, проведения презентаций и создания маркетинговых материалов. Широко применяется он в архитектурном проектировании для создания дизайна интерьеров. Давно оценили данное приложение и специалисты по телевизионным заставкам, клипам и спецэффектам в кино, пакет широко применяется при подготовке рекламных и научно-популярных роликов для телевидения.

Программа обладает интерактивным объектно-ориентированным интерфейсом, реализует расширенные возможности создания и управления анимацией, хранит историю жизни каждого объекта, предоставляет возможности для создания разнообразных световых эффектов и имеет открытую архитектуру, что позволяет расширять возможности приложения за счет подключаемых плагинов.

Пакет 3D Studio MAX достаточно сложен в освоении и имеет огромное число настроек, инструментов, меню и т.п. Даже простое перечисление его инструментов займет немало времени и вместе с тем не даст ни малейшего представления о нюансах работы.

Основная часть

Общие сведения о 3D Studio Max

3D Studio Max - лидер рынка программного обеспечения для трехмерного моделирования, анимации и визуализации.

Новая одиннадцатая версия 3D Studio MAX предлагает еще больше усовершенствованных возможностей, которые удовлетворяют возрастающим нуждам создателей трехмерных моделей и аниматоров, а также разработчикам интерактивных игр. Открытая архитектура 3D Studio MAX позволяет аниматорам воспользоваться преимуществами использования более чем ста подключаемых приложений, чтобы быстро и легко добавлять впечатляющие эффекты. Более того, с помощью 3D Studio MAX SDK они могут даже создавать свои собственные приложения-модули, чтобы придавать оригинальный вид своим творениям.

3D Studio Max - программа трёхмерной графики - может использоваться:

- в архитектурном проектировании;

- в подготовке рекламных и научно-популярных роликов для телевидения;

- в компьютерной мультипликации и художественной анимации (спецэффекты, фантастические чудовища и т.д.), например, спецэффекты к фильму "Мумия" сделаны в этой программе;

- в компьютерных играх;

- в компьютерной графике и Web-дизайне.

Этапы создания анимации

В отличие от программных средств двумерной компьютерной графики, представляющих собой совокупность инструментов и приемов для рисования изображений с помощью компьютера, программы 3D-графики предназначены для имитации фотографирования или видеосъемки трехмерных образов объектов, которые должны быть предварительно подготовлены в памяти компьютера. Совокупность таких образов носит название трехмерной сцены.

При использовании средств трехмерной графики синтез изображения сцены выполняется по алгоритму, или сценарию, включающему в общем случае следующие этапы:

- формирование геометрической модели сцены, включающее промежуточные этапы создания базовых элементов моделей объектов, их преобразования и модификации;

- подготовка и назначение материалов;

- анимация сцены и настройка поведения объектов во времени;

- визуализация отдельных статичных изображений или серии кадров, составляющих анимационную последовательность и имитация эффектов внешней среды.

- настройка освещения и съемочных камер;

Далее представлен порядок действий, использованный при создании анимации в данной работе.

Предварительная подготовка

Собственно работа над анимацией начинается с создания новой сцены, открытия файла ранее сохраненной сцены или импорта файла сцены одного из форматов, не являющихся описаниями сцен МАХ 9.0. Можно начать с присоединения к текущей сцене объектов из файла ранее сохранённой сцены или замены части объектов текущей сцены объектами из файла ранее сохраненной сцены, имеющими аналогичные имена. В МАХ 9.0 реализована новая возможность включения в текущую разрабатываемую сцену внешних ссылок на существующие сцены или объекты из таких сцен, которые хранятся в отдельных файлах.

Рис. 1. Трехмерная модель тела человека

В данной работе в качестве первоначального шаблона была использована трехмерная модель тела человека с целью его последующей визуализации и создание анимационной трехмерной сцены.

2. Создание, преобразование и модификация моделей объектов

Работа над геометрической моделью сцены производится в два этапа: сначала создаются базовые элементы моделей объектов, а затем эти базовые элементы преобразуются и модифицируются.

На этом этапе был продуман состав сцены, предусмотрены все объекты и их детали, которые будут видны с предполагаемых направлений наблюдения: в данной работе на сцене расположены такие объекты как Box, Plane, Biped, а также текст.

Затем были выполнены необходимые преобразования базовых элементов моделей объектов, с использованием таких инструментов, как перемещение, поворот и масштабирование.

В итоге вы получите геометрическую модель трехмерной сцены.

Во время работы над геометрической моделью сцены были использованы средства увеличения и прокрутки изображения, а также заморозка и прозрачность модели, были модифицированы следующие объекты:

б) текст был введен для создания надписей, кроме того мы сделали его объемным и добавили подсветку с помощью элементов освещения.

в) объект-примитив Plane был модифицирован путем изменения размеров и использован для создания экстерьера, т.е. для визуализации обстановки, в которую был помещен основной объект.

г) объект Biped был добавлен для создания скелета человека. Кроме того, были изменены его качественные и количественные характеристики для того, чтобы встроить данный скелет в тело объекта и обеспечить большей подвижности всех частей тела.

Рис. 2. Создание скелета с использованием объекта Biped

Рис. 3. Настройка параметров объекта Biped

После создания скелета и настройки всех его характеристик, необходимо встроить данный скелет в тело объекта. Для решения этой задачи использованы такие стандартные инструменты, как масштабирование, перемещение и поворот. Затем к телу был применен модификатор Skin. Теперь скелет и тело объекта будут перемещаться как единое целое.

Рис. 4. Процесс встраивания скелета в тело объекта

После завершения данной операции опции просвечивания и замораживания были возвращены в исходное состояние. Тело стало снова непрозрачным и доступным к деформации.

3. Анимация сцены и настройка поведения объектов во времени

Анимация (animation — оживление) сцены в 3D Studio MAX 9.0 состоит в автоматизации процесса формирования последовательности кадров, представляющих отдельные промежуточные стадии движения того или иного объекта сцены или изменения его свойств, таких как форма, цвет, прозрачность и т. п., — анимацию допускают почти все параметры МАХ 9.0.

Рис. 5. Элементы сцены

При этом было установлено начальное и конечное положения объекта (человека) в пространстве сцены указать, каким номерам кадров будущей анимации эти положения (значения свойств) соответствуют. Все промежуточные положения и значения свойств программа рассчитывает автоматически.

При синтезе каждого отдельного кадра анимационной последовательности программа выполняет все те же трудоемкие процессы расчета и визуализации изображений с учетом взаимных затенении, изменений освещенности, отражений света и т.д.

Далее были изменены параметры шагов: количество, угол поворота, длина шага и т.д.

Для увеличения времени между шагами, которое нам понадобится для вставки свободной анимации, была использована функция Time-> Insert и увеличено расстояние между необходимыми шагами. На этом этапе были изменено положение объекта.

Рис. 6. Создание шагов

Рис. 7. . Редактирование шагов и включение опции собственной анимации

Рис. 8 Создание шагов собственной анимации

Приступая к созданию анимации, были настроены ее временные параметры (число кадров во временном сегменте: 889 кадров в сцене, частоту повторения кадров: 30 кадров в секунду). Далее выполнили воспроизведение и предварительный просмотр анимации с целью контроля качества движений.

4. Назначение и настройка материалов

Для достижения визуальной достоверности и повышения реализма синтезируемого изображения были применены материалы к геометрическим моделям объектов сцены.

Рис. 9. Редактирование материалов

Для этого были выбраны готовые материалы из библиотек, поставляемых в составе МАХ 9.0, и применен их к объектам сцены. Текстура для данной работы была сделана в программе Photoshop.

Рис. 10. Создание текстуры в программе Photoshop

Текстуры были наложены на объект Plane и на части тела персонажа (цвет кожи, волос, одежды и т.д.)

5. Настройка освещения и съемочных камер

Чтобы воспроизвести условия освещения сцены, отвечающие замыслу композиции, и подобрать выигрышные ракурсы наблюдения объектов, разместим в составе сцены воображаемые источники света и камеры.

Создание и настройка источников света

Для изменения общего уровня освещенности сцены настроили параметры подсветки (Ambient light), относящейся к разряду эффектов окружающей среды. Для регулирования уровня освещенности отдельных фрагментов сцены разместите в ее составе несколько всенаправленных осветителей Target Light и Free Light.

Правильный подбор источников света позволяет выполнять имитацию фотографирования сцены в любых условиях освещенности.

Рис. 11. Выбор необходимого ракурса постановки камеры

Размещение и настройка съемочных камер

Также в состав сцены было включено 9 моделей съемочных камер. Модели съемочных камер дают возможность осматривать и выполнять съемку трехмерной сцены под любым углом зрения.

Рис. 12. Настройка камер и освещения

Теперь, когда модель трехмерной сцены полностью готова, легко выполнить ее визуализацию с любого требуемого направления.

6. Визуализация сцены и имитация эффектов внешней среды

Затем была выполнена визуализация последовательности кадров, составляющих анимацию. При этом определены номера визуализируемых кадров или заданы границы диапазона номеров кадров, которые предстоит визуализировать.

Рис.13. Вывод последовательности кадров в файл формата .avi

Далее были заданы высота и ширина выходного изображения в пикселях: 800Х600 пикселей, настроен режим визуализации.

Далее с каждой из 9 камер произвели Rendering изображения и в итоге получили файлы формата avi.

7. Видеомонтаж

Далее были применены возможности фильтрации готовых изображений, объединения изображений двух кадров в одно целое на этапе видеомонтажа, с использованием наложения музыки и добавления титров. Все это было реализовано благодаря использованию программы Pinnacle Studio 9.

Рис. 14. Вывод отредактированного проекта в avi файл

Заключение

3D Studio МАХ 9.0 — достаточно сложная программа, являющаяся плодом интеллектуального труда большого коллектива разработчиков, создававших и совершенствовавших ее не один год. Она обладает поистине огромным количеством параметров, допускающих настройку и обеспечивающих воплощение практически любых замыслов пользователя, решившего заняться трехмерной компьютерной графикой и анимацией. В связи с этим для успешного освоения МАХ 9.0 мало знать назначение отдельных кнопок и команд меню. Необходимо иметь перед глазами хотя бы простейшие примеры выполнения тех или иных операций над объектами виртуального трехмерного мира.

Нет ни каких сомнений, что у этой программы большие перспективы, так как в связи с всеобщей компьютеризацией во многих сферах, работу связанную с графикой упростили и ускорили. Отсюда видна актуальность знаний об МАХ 9.0 и умении ею пользоваться, вследствие чего просто необходимо внедрять программы обучения работы с 3D графикой в ранней стадии обучения работе на компьютере.

Список литературы:

1. Маров М.П. Энциклопедия 3D Studio MAX 3 – СПб: Питер, 2000г.

Читайте также: