Средства компьютерной анимации на примере 3d max реферат

Обновлено: 17.05.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра информатики и вычислительной техники

АНИМАЦИЯ 3D ИЗОБРАЖЕНИЙ В СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВАХ

Автор работы Е. С. Филатова

Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование

Профиль Математика. Информатика

канд. физ.- мат. наук, доцент Т. В. Кормилицына

На протяжении всего своего существования человек пытался отразить движение в своем искусстве. В настоящее время передача движения может быть реализована средствами анимации.

С развитием компьютерных технологий большую популярность набрала 3D графика, которая стала привычной частью современной жизни. Новые возможности трехмерного моделирования значительно экономят время на создание персонажа.

3D-анимация нашла широкое применение в сфере образования, здравоохранения, архитектуре, рекламе, в мультипликации и др. Персонажи внутри обладают личностными качествами, они двигаются, общаются и достигают своих целей не забывая выглядеть при этом живыми. Поэтому производители программных средств 3D- анимации создают более совершенные и адаптированные приложения. Программный пакет дает возможность легко придать движение и реалистичность объекту. Следует отметить широкий спектр возможностей, предоставляемый современными 3D-пакетами; простоту и дружественность их интерфейса, а также большую практическую область применения трехмерного моделирования

Компьютерная анимация – 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:

1. Векторная графика;

2. Растровая графика;

3. Фрактальная графика;

4. Трёхмерная графика (3D).

3D-анимация представляет собой результат размещения и манипулирования персонажами и объектами в трехмерном пространстве и создания иллюзии движения. Объекты создают на основе 3D-моделей, ассимилированных в цифровой среде с помощью инструментов для 3D- моделирования. Другой способ заключается в том, что реальные объекты сканируют и переносят в компьютер в качестве основы для анимированных 3D-объектов.

Для чего же используется анимация в 3D графике? Можно выделить несколько направлений, которые не могут обходиться без трехмерной анимации, а именно:

· Анимация трансформаций объекта (перемещение, вращение, масштабирования);

· Анимация технических процессов;

· Динамические деформации объектов;

· Динамические симуляции (жидкости, ткани, частицы).

Процесс начинается с написания сценария и раскадровки, далее следуют наброски 3D-персонажей, настройка фона и подготовка к самому процессу анимации. Весь процесс создания анимации сложный и многоплановый, поэтому рассмотрим лишь основные этапы.

Моделирование

Перед тем, как наша картинка с объектами и персонажами начнет двигаться, необходимо создать 3D-объекты. Объекты создают на основе компьютерных 3D-моделей.

Но, прежде чем персонаж начнет двигаться, необходимо создать его управляемый скелет, такой как у людей и животных. Процесс создания скелета называется риггинг. После того, как скелет создан, 3D-модель прикрепляется к скелету, чтобы подготовить персонажа к анимированию (рисунок 1).

Рис.1 – Модель

Постановка и анимация

Когда 3D-персонажи готовы, их помещают в соответствующие сцены и приводят в движение с помощью компьютерных программ для 3D-анимации.

Первоначальный вариант анимации так выглядит, потому что сначала аниматоры создают начальную и конечную позы любого движения. Данные позы называют ключевыми кадрами. Освещение, операторская работа (выбор угла и глубины кадра), эффекты и другие детали добавляют намного позже, когда оформляется окончательный вариант анимации, которую мы и видим на экранах.

Финальный этап создания анимации – рендеринг. Процесс включает в себя доработку анимации и получение изображения. Данный этап требует пристального внимания к деталям, именно от него зависит окончательный результат.

Данным этапом и заканчивается основной процесс создания анимации, за которым следует постпродакшн, когда аниматоры добавляют спецэффекты, музыку, закадровый голос и звуковые эффекты и синхронизируют их со всей анимацией.

Рис.2 – 3D-анимации

Компьютерных программ для создания 3D-анимации на рынке огромное количество, но именно ваш уровень владения навыками поможет сузить выбор. Если вы новичок в данном деле, выберите программу для начинающих, вы можете перейти на более продвинутый софт, когда будет готовы. Большинство программ располагают бесплатными пробными версиями, поэтому воспользуйтесь ими, прежде чем сделать окончательный выбор.

Также, чтобы выбрать нужную программу, необходимо ориентироваться на свои требования к анимации. Какие функции вы ищете? Вам нужны крутые визуальные эффекты, рендеринг в реальном времени, или может программа, специализирующаяся на моделировании человеческих персонажей, или инструмент для дизайна продукта?

Далее рассмотрим список лучших компьютерных программ для создания 3 D -анимации.

Blender – свободный профессиональный пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки и монтажа видео со звуком, а также для создания интерактивных игр. В настоящее время пользуется наибольшей популярностью среди бесплатных 3D-редакторов в связи с его быстрым и стабильным развитием, которому способствует профессиональная команда разработчиков.

Характерной особенностью пакета Blender является его небольшой размер по сравнению с другими популярными пакетами для 3D- моделирования. В базовую поставку не входят развёрнутая документация и большое количество демонстрационных сцен.

Anime Studio – программное обеспечение компании Smith Micro Software для создания векторной 2D анимации и графики. Поставляется в двух различных версиях: Anime Studio Debut и Anime Studio Pro. Первая имеет ограниченную функциональность и подходит для любителей и новичков. Версия Pro – полноценный инструмент для создания профессиональной анимации.

Autodesk MotionBuilder – ведущий программный продукт для 3D- анимации в реальном времени, используемый при разработке компьютерных игр, съемке фильмов и подготовке телепередач. Autodesk MotionBuilder является профессиональным программным средством с инструментами сбора 3D-данных, их обработки и визуализации.

Cinema 4D или сокращённо C4D фирмы MAXON является пакетом для создания трёхмерной графики и анимации. Cinema 4D является универсальной комплексной программой для создания и редактирования трехмерных эффектов и объектов. Поддержка анимации и высококачественного рендеринга. Отличается более простым интерфейсом, чем у аналогов, и встроенной поддержкой русского языка, что делает её популярной среди русскоязычной аудитории.

Упрощённый пакет Cinema 4D поставляющийся в комплекте с Adobe After Effects, начиная с версии CC. Предназначен для создания несложной трёхмерной анимации и использования трёхмерных объектов в композиции After Effects. Желающие могут обновить Lite на Broadcast или Studio, а также подключить к After Effects свой имеющийся пакет Cinema 4D вместо Lite.

Обладает основным набором инструментов для моделирования, текстурирования, анимации и рендеринга.

Пакет содержит в себе все функции Prime, а также обладает дополнительным набором инструментов для визуализации. В комплекте поставки имеются обширные библиотеки объектов, источников света и прочих сцен и установок. Целевая группа – архитекторы, инженеры и дизайнеры.

Пакет, обладающий полным набором инструментов Cinema 4D, включает в себя всё то, что содержится в Prime, Broadcast и Visualize, а также другие функции, не доступные ни в одном из других пакетов. Также имеется расширенный набор заготовок, сцен с примерами и прочие заготовки.

Autodesk Maya – инструментальная система трёхмерной графики и компьютерной трехмерной анимации, обладающая также функциональностью мощного редактора трехмерной графики. В настоящее время широко применяется в кинематографии, телевидении. Релизы Maya, начиная с версии 2014 года, доступны только для 64-битных систем.

Maya существует в трёх версиях:

· Maya Unlimited – самый полный и самый дорогостоящий пакет. Содержит расширения Hair&Fur, Maya Muscule, Fluid Effects, Cloth и другие ;

· Maya Complete – базовая версия пакета, в которой присутствует полноценные блок моделирования и анимации, но отсутствуют модули физической симуляции;

· Maya Personal Learning Edition – бесплатный пакет для некоммерческого использования. Есть функциональные ограничения, ограничение на размер визуализированного изображения, пометка водяными знаками финальных изображений.

Важная особенность Maya – её открытость для сторонних разработчиков, которые могут преобразовать её в версию, оптимальную для каждой студий, предпочитающей писать код, специфичный для своих нужд. Даже невзирая на присущую Maya мощь и гибкость, эта особенность достаточна для того, чтобы повлиять на выбор пользователя.

Autodesk 3ds Max – полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает в семействе операционных систем Windows (как 32‑, так и 64‑битных).

Autodesk 3ds Max доступен в двух лицензионных версиях: студенческая – бесплатная (требуется регистрация на сайте Autodesk), которая предоставляет полную версию программы (однако, её нельзя использовать с целью получения прибыли), и полная (коммерческая) версия стоимостью около 160000 рублей.

3D-анимация затронула множество аспектов нашей жизни, даже больше, чем может показаться на первый взгляд. Она стала ключевым игроком в киноиндустрии, разработке игр, социальных сетях, медицине, инженерии, архитектуре и др. По мере того, как развиваются компьютерные технологии, появляется ощущение, что разрыв между трехмерной анимацией и реальной жизнью все меньше. Поэтому наступает время, когда любой человек может создать анимацию, использую определенную программу, от самой простой и до профессиональной.

Безусловно, в современном мире, интерес к компьютерной графике и анимации очень велик. И на сегодняшний день компьютерная графика и анимация прочно вошли в нашу жизнь. Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. В каждой организации возникает потребность в рекламных объявлениях, листовках, буклетах и т.д. В связи с появлением и развитием Интернета появилась широкая возможность использования графических программных средств.

Областное государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

"Ульяновский педагогический колледж"

Преподавание в начальных классах очное обучение

студентка 1 курса 103 группы

Ипеева Фаина Сергеевна

Кузнецова Галина Александровна

Компьютерная графика 4

Виды компьютерной графики 5

Компьютерная анимация 8

Программное обеспечение для создания компьютерной анимации 12

Список литературы 14

Цель работы: Изучить виды анимации. Познакомится с программным обеспечением для создания компьютерной анимации

Составить список свободных, условно свободных и коммерческих программ позволяющих создать компьютерную анимацию;

Используя свободное программное обеспечение создать анимированный баннер для школьного сайта.

План изучения теории

Компьютерная графика. Виды компьютерной графики.

Компьютерная анимация. Виды компьютерной анимации. Форматы (расширение) файлов содержащие анимацию.

Программное обеспечение позволяющее создать компьютерную анимацию:

Компьютерная графика— область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента как для синтеза (создания)изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира.

Основные области применения

Научная графика Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы.

Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера.

Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации.

ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ

Двухмерная графика

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остаётся прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов. При преобразовании растровой картинки исходными данными является только описание набора пикселей, поэтому возникает проблема замены меньшего числа пикселей на большее (при увеличении), или большего на меньшее (при уменьшении). Простейшим способом является замена одного пикселя несколькими того же цвета (метод копирования ближайшего пикселя: Nearest Neighbour). Более совершенные методы используют алгоритмы интерполяции, при которых новые пиксели получают некоторый цвет, код которого вычисляется на основе кодов цветов соседних пикселей.

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.

Растровая графика

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

В растровом виде представимо любое изображение, но этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

Фрактальная графика

Фрактальная графика, как и векторная вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти не хранятся. Изображение строится по уравнению, или системе уравнений, поэтому ничего кроме формулы хранить не надо. Изменив коэффициенты можно получить совершенно другую картину. Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы (снежинка, ветка папоротника). Способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций, поверхности местности.

Фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

Трёхмерная графика

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц:

Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.

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.

Анимация (от фр. animation - оживление, одушевление ) - вид киноискусства, в котором фильм создается путем покадровой съемки рисунков или кукольных сцен. У анимации есть своя история, так создателем технологии выполнения мультфильмов кадр за кадром считается Э.Рейно. Но наиболее широкое распространение анимация получила во времена Уолта Диснея. Принципы анимации, которые он использовал, стали настолько результативными, что они до сих пор считаются основой основ для мультипликатора.
Существует несколько видов анимации: Традиционная, Стоп-кадровая, Компьютерная. Компьютерная и Традиционная - по-сути, одно и то же, только Традиционная рисуется руками на бумаге, а Компьютерная - на планшете, в какой-либо программе. Анимация - сложный процесс, занимающий очень много времени. Наиболее трудоемкой в исполнении считается Традиционная анимация, поэтому она сейчас используется очень редко. В Компьютерной анимации все намного проще.

Так же компьютерную анимацию можно разделить на виды: Flash-анимация, покадровая классическая, 3D анимация.

Flash-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.

Процесс создания мультфильмов состоит из нескольких этапов:

Первый этап - идея и сценарий;

Третий - Создание аниматика (грубый макет мультфильма. Уже на основе аниматика можно судить о происходящем действии, В аниматике уже присутствует анимация, но движения персонажей могут быть изменены на следующем этапе),

Четвертый и самый продолжительный – Анимация;

Пятый - чистовая обрисовка;

Шестой - монтаж и сборка фильма.

Покадровая компьютерная анимация

Основные виды компьютерной анимации: покадровая анимация, анимация движения объектов и анимация формы. 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.

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 или таймингом.

Чтобы уменьшить трудозатраты и избежать ошибок при работе на компьютере, полезно сначала наметить фазы на бумаге. При анимации движения неодушевленных объектов можно ограничиться указанием траектории движения и фиксацией объектов в наиболее важных для данной ситуации положениях. При этом следует учитывать, что механическое движение любых объектов подчиняется законам физики.

Трёхмерная компьютерная анимация

В основном она создаётся с помощью компьютеров, при использовании концепции окружающей среды, то есть трёхмерной среды. 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

Хранение компьютерной анимации

Компьютерная анимация может храниться в универсальных графических файлах (например, в формате GIF) в виде набора независимых изображений, либо в специализированных файлах соответствующих пакетов анимации (swf, 3ds Max, Blender, Maya и т. п.) в виде текстур и отдельных элементов, либо в форматах, предназначенных для просмотра (FLIC (англ.)) и применения в играх (Bink). Также, анимация может сохраняться в форматах, предназначенных для хранения видео (например, AVI, MPEG-4).

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ АНИМАЦИИ

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.

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. Adobe Flash Professional — является платной программой

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.

Компьютерная графика, за последнее десятилетие переросшая тесные рамки научных и технических приложений и прочно обосновавшаяся во многих областях масс-медиа, включая прессу, кино и телевидение, привлекает все большее внимание не только специалистов, но и далеких от этой области людей. Учитывая стремительное удешевление компьютеров и появление все большего разнообразия инструментов для художников, аниматоров и кинопроизводителей, можно сказать, что наступает время, когда любой может попробовать себя в этой области. Так же, это подтверждает и наличие большого число свободного программного обеспечения для создания различного вида компьютерной анимации.

Шауцукова, Л. З. Учебное пособие для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / Л. З. Шауцукова. – М.: Просвещение, 2008. – 416 с.

Кричалов, А. А. Компьютерный дизайн. Учебное пособие / А. А. кричалов. – Мн.: СТУ МГМУ, 2008 г. – 154 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.

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.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИДОВ И МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ И АНИМАЦИИ

1 Муниципальное 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.

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)

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.

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.

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

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.

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.

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

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.

Читайте также: