Городской конкурс исследовательских работ «Я – исследователь»

Секция : информатика

Название работы :

«Компьютерные технологии создания анимаций
(или Создавать анимации - это весело)»

Осипова Софья Павловна

г.о. Тольятти

3 класс

Научный руководитель:

Осипова Светлана Леонидовна

учитель информатики

МБУ «Классическая гимназия № 39»

г. Тольятти 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Что я люблю, что умею и чему хочу научиться?

Я люблю рисовать, танцевать, слушать музыку, играть в развивающие игры на компьютере, смотреть мультфильмы, создавать простейшие программы в визуальной объектно-ориентированной среде программирования СКРЕТЧ с элементами анимации.

В прошлом году на конкурсе «Я – исследователь» в этой среде представляла программу «Электронное пианино».

В этом году мне стало интересно, а какие компьютерные технологии, доступные ученикам начальной школы, позволяют создавать анимационные («живые») изображения?

Как оживить изображение, не используя язык программирования? Вопрос проблемный. И в чем проблема ? Проблема в самом вопросе - это противоречие между тем, что я умею и что хочу. Умею и люблю рисовать, но не знаю компьютерных технологий, которые позволяют совершенствовать изображения, делая их анимированными.

Эти технологии есть, а через Интернет я познакомилась с программами, которые позволяют делать анимации от простейших до профессиональных мультипликационных фильмов.

Актуальность работы обусловлена ролью компьютерных технологий в современном обществе, интересом детей любого возраста к компьютерам и стремлением их к созданию своих «шедевров». Не знаю – узнаю, не умею – научусь – такой девиз мой.

Итак, объект работы - компьютерная графика, предмет – компьютерная анимация.

Цель работы провести анализ доступных для моего возраста компьютерных программ создания анимации и реализовать в выбранных программных средах фрагмент какой- либо сказки.

Задачи

выбрать несколько программ для анимации изображений и изучить технологию работы в них,

сравнить выбранные технологии по созданным критериям,

создать в этих средах сказку «Лиса и Колобок на просторах Интернета»,

сравнить программы, в которых «живут» герои и сделать выводы на основании опроса учащихся моего класса.

Этапы работы

выбрать для изучения технологии создания анимаций программы Ope n Office Impress , Microsoft Power Point , Конструктор сказок Мульти- Пульти и знакомую мне среду программирования СКРЭТЧ,

выполнить в нескольких средах одну и ту же анимацию «Мальвина делает реверанс», сравнить ее по заранее созданным критериям, сделать вывод,

создать анимационные сценки с озвучиванием для фрагмента сказки «Лиса и Колобок на просторах Интернета» и реализовать его в двух программных средах: - в визуальной среде программирования СКРЭТЧ и мультимедийной среде Microsoft Offifce Power Point , подключив готовые мелодии и звуки,

сравнить созданный мультфильм, «живущий» в разных средах героев и сделать выводы.

В ходе работы над проектом использованы такие методы исследования , как анализ источников информации, сравнение, опрос. Сравнение различных технологий необходимо для выбора наиболее доступных для младшего школьного возраста программ, в которых можно оживить разные истории. Разработанные алгоритмы позволят описанные технологии изучать как самостоятельно дома, так и на уроках информатики и во внеурочной деятельности. В этом практическая значимость проекта. В дальнейшем можно свою исследовательскую работу опубликовать, например, на сайте .

Анимация – что это?

Анимация (animation) - производное от латинского "anima" - душа, следовательно, анимация означает одушевление или оживление. В кино анимацию чаще называют мультипликацией (дословно - "размножение"). Мультипликация – технические приемы получения движущихся изображений

Мультипликация - искусство молодое и в то же время древнее. Молодое, потому что оно начало развиваться как искусство сравнительно недавно. Появились компьютерные программы, способные создавать на экране иллюзию движения графического персонажа. Древнее потому, что еще с незапамятных времен наши предки стремились изобразить действие, движение в его развитии. Об этом говорят и первобытные наскальные рисунки, где изображены олени с шестью или десятью ногами, чтобы передать иллюзию бега, и последовательные рассказы в серии рисунков, выполненные на египетских пирамидах и др.

Компьютерные технологии (компьютерные программы) для создания анимации

1. Краткий обзор по материалам Интернета

По ссылке можно ознакомиться со списком и описанием различных программ как бесплатных, так и платных (лицензионных). Большинство программ на английском языке. Есть совсем простые, например, Pivot Stickfigure Animator – небольшая программа, предназначенная для создания простой анимации с использование фигуры человека, выполнить и получится человек, который, например, делает зарядку.

Такая экскурсия по Интернету показала, что в море анимационного программного обеспечения легко заблудиться. Потому было решено остановиться на программах, которые относятся к мультимедийным, не требуют скачивания, просты в освоении, а, главное, установлены дома и в компьютерном кабинете гимназии.

1. Мультимедиа технология Open Office Impress

Эта программа предназначена для создания презентаций (аналог Microsoft Power Point), но имеет встроенный графический редактор, позволяющий создавать анимированное изображение и экспортировать его в анимированный gif- формат.

Алгоритм создания такого изображения подробно описан в Справке OO Impress.

Алгоритм создания анимированного изображения и экспорта его в формат gif

2. Мультимедиа технология Microsoft Power Point

Эта программа предназначена для создания презентаций, но позволяет создавать анимации для объектов, находящихся как на одном слайде, так и на нескольких. Позволяет анимировать изображения (создавать движение для нескольких объектов одновременно), внедрять на слайд звук.

Алгоритм создания анимации с объектами, находящимися на одном слайде

Открыть MS Power Point .

Главная – Макет – Пустой слайд.

Вставляем заранее заготовленные изображения для анимации (например, Мальвину).

Устанавливаем изображение, начиная со 2-го на передний план; (ПКМ – на передний план);

Делаем анимацию для каждого изображения (Анимация- Вход – Выцветание, Анимация – Начало - Запуск после предыдущего – Длительность (1))

Перемещаем на первое изображение все остальные последовательно так, чтобы границы совпали (для более точного перемещения используем стрелки клавиатуры)

Проверяем работу через Показ слайдов или клавиша F 5

Сохраняем Файл сохранить как – имя файла. По умолчанию формат файла в Microsoft Power Point 2010 установлен. pptx .

В среде Microsoft Power Point мною создан мультик «Колобок и Лиса на просторах Интернет»

1. Конструктор сказок Мульти- Пульти

Компьютерная программа Мульти- Пульти является мультимедийной, позволяет создавать мультфильмы.

В программе используются разные персонажи, фоны, декорации, звуки и мелодии.

В конструкторе персонажи могут делать разные действия и двигаться. Надо выбирать героев, фон, действия, реквизиты и звуки.

И собирая все это вместе, можно создать мультик. Я сделала короткий мультфильм «Мальвина». Эта программа работает только с CD диском. Мультик сохраняется в папке / FLM /. Готовый мультфильм загружается в программу только из этой папки. Можно его сохранить в формате AVI . Тогда программная среда Конструктора не нужна.

1. Среда программирования СКРЭТЧ

Скретч - это бесплатная среда программирования, которая позволяет создавать собственные истории, мультфильмы, игры и другие произведения.

Скретч специально разрабатывался как учебная среда для обучения школьников программированию.

В Скретче можно создавать мультфильмы, играть с различными объектами, видоизменять их вид, перемещать их по экрану, устанавливать формы взаимодействия между объектами, внедрять звук. Программы создаются из разноцветных блоков точно так же, как собираются из разноцветных кирпичиков конструкторы Лего.

В этой среде мною создан такой же короткий мультфильм как и в Microsoft Power Point «Колобок и Лиса на просторах Интернета»

1. Критерии сравнения технологий

Сравнение по объему полученного анимированного изображения

Сравнение по сложности создания (сложность алгоритма, длительность времени создания)

Сравнение по качеству изображения

Мальвина делает реверанс (gif анимированный)

Сказка «Колобок и Лиса на просторах Интернет

1. Выводы по критериям

Более простой алгоритм и быстрый по созданию покадровой анимации – это Flash и по информационному весу во Flash файл легче.

Сказка по качеству лучше в Power Point, но проще ее создать в среде СКРЭТЧ.

Информационный объем файла больше в Power Point, но сравнивать их сложно, так как форматы файлов разные.

Каждому человеку, свойственно стремление отражать свое движение в работе или творчестве. Добиться подобного можно, используя различные анимационные приемы. Термин «анимация» получил перевод с латинского как «одушевление».

Классификация

Давайте попробуем разобраться, какие виды анимации существуют. Их еще называют технологией анимационного процесса.

Оживление по принципу «стоп-кадра». Оно еще носит название кукольной анимации. Происходит кадровое фиксирование объекта, например, с помощью фотокамеры, затем происходит смена положения объекта в кадре, затем опять происходит фиксирование.
Морфинг - преобразование объекта. Производится замена существующего на иной, по принципу количественного генерирования кадровой структуры.
Классический тип - ролик, созданный из ряда отдельных покадровых изображений, с поочередной их сменой. Основным минусом является высокая степень трудоемкости процесса. Это направление - одно из часто используемых. Оно представляет собой те виды анимаций, которые, как правило, использовались (и используются) в большинстве мультипликационных фильмов.
Цветовое оживление - характеризуется преобразованием цвета без изменения общего пространственного положения.
Анимация 3D - мультик, созданный при помощи специализированного программного обеспечения (3DS MAX, XSI, MAYA), в которых создаются ключевые сцены для будущего ролика.
Спрайт - воплощение данного вида анимации производится путем использования языка программирования.
Захват движения (Capture Motion) - вид, наиболее точно передающий все нюансы естественного передвижения, мимики. Специальные датчики, помещенные на людей-актеров, приводятся в соответствие с контрольными точками модели. При движении координаты переводятся на них. Благодаря таким методам мультипликационные модели оживают.

Все основные виды анимации, представленные в списке, могут создаваться с помощью различных технических средств либо вручную. Но на сегодняшний день чаще всего для этих целей используются специальные компьютерные программы, позволяющие оптимизировать процесс создания анимационных объектов и произведений. Компьютерные методы создания мультфильмов расширяют границы выразительности. Повышается степень воздействия на зрителя путем применения различных эффектов, недоступных при ручном исполнении.

Компьютерная анимация. Принципы

Создание мультика с использованием компьютерных возможностей сопряжено с соблюдением определенных правил. Ключевыми их принципами являются: растровый, фрактальный, векторный. Существует также разделение программного обеспечения 2D- и 3D-анимации. Двухмерные программы обычно используются для Flash-анимации, трехмерные позволяют задавать степень и тип освещения объекта, текстуры, выполнять автоматический рендеринг (визуализацию).

Основные виды компьютерной анимации имеют те же принципы в работе. Все вышеперечисленные виды применимы и к ним.

Методы подготовки компьютерной анимации

Метод ключевого кадрирования. Позволяет устанавливать объект в необходимое положение, соотносить их относительно временных промежутков. Компьютерная система производит достраивание недостающих кадров в структуре (между опорными кадрами). Происходит воссоздание отсутствующих стадий движения.
Процедурная мультипликация. Применяется в том случае, если нет возможности добиться воспроизведения определенных действий с помощью ключевых кадров. Характеризует компьютерные виды анимаций с точки зрения последовательного построения отдельных кадровых структур.
Формирование одиночных кадров. Чаще всего выполняется с помощью различных графических редакторов. Создаются отдельные кадры изображений, которые в дальнейшем будут выстраиваться в определенной последовательности.
Растровый принцип построения анимации. Наиболее понятный из всех перечисленных ранее. Представляется в виде сохраняющихся в едином файле. Обычно используется формат GIF. Существует ряд программ, позволяющих выпускать подобные файлы, такие, например, как Gimp.

Все приведенные виды компьютерной анимации позволяют понять, насколько многогранным является процесс создания движения.

Программное обеспечение PowerPoint

Затрагивая данную тему и рассмотрев примеры компьютерных программ, позволяющих создавать нельзя не упомянуть о такой программе, как PowerPoint. Принадлежит она компании Microsoft. Данный пакет предназначен для формирования презентаций. Спрос на презентации имеет неуклонный рост, так как качественное и наглядное представление проектов и работ - один из ключевых моментов развития профессионала. Презентация, созданная в PowerPoint, представляет собой набор слайд-материалов с одновременным их показом на экране. Все необходимые данные после создания их в программе хранятся в одном файле. Подобную направленность также имеет, например, программа Harvard Graphics.

Достаточно широкие внутренние настройки программы помогают использовать различные виды анимации. В PowerPoint применение различных готовых шаблонов позволяет наиболее эффективно подходить к созданию презентаций.

Основные возможности программы

Программная структура позволяет прежде всего формировать презентации путем создания слайдов с одновременной их видеодемонстрацией на экране. Создание слайдов может происходить с применением разных шаблонов. Формирование показа слайдов происходит с применением разнообразных эффектов. Используются различные виды анимаций. Возможна регулировка последовательности показа слайдов на экране.

Цветовые шаблоны в PowerPoint

Ключевой особенностью программы является то, что применение стандартных эффектов анимации возможно одновременно ко всем файлам. В программе также существует набор готовых цветовых шаблонов. Они имеют разнообразные цветовые схемы, позволяющие применить их к любым тематическим слайдам. Цветовые шаблоны позволяют увеличить эффективность работы над презентацией, экономят время, а также придают ей определенную стилистическую направленность.

Специальные эффекты

Для наиболее наглядной и запоминающейся презентации в программе существует определенный набор эффектов, позволяющих регулировать тип перехода при показе слайдов. Благодаря этому, пауза между сменой слайдов, заполняемая специальными эффектами, становится неощутимой.

Особенности программы

Все презентации, созданные в программе PowerPoint, имеют возможность сохранения в формате HTML. При этом сохраняются все используемые аудио- и видеоданные. Также в программе существуют инструменты для создания таблиц и диаграмм путем рисования, а также специальная разметка, позволяющая вставлять готовые рисунки с дальнейшим их сохранением. Еще одной отличительной особенностью является функция автоматического формирования альбомов. Имеется возможность использования музыкального сопровождения.

Таким образом, рассмотрев в статье информацию о том, какие способы существуют для создания анимаций, можно сделать вывод, что с развитием современного программного обеспечения подход к данному вопросу стал наиболее рациональным. Большое количество программ, призванных модернизировать работу над анимационными процессами, дает огромный простор для творчества и работы. А понимание того, какие виды анимаций существуют, поможет выбрать наиболее подходящую под конкретные цели программу.

«Компьютерная анимация» - С помощью графических редакторов, например, AdobePhotoshop или GIMP. ПО для создания анимации: Анимация в презентациях; Gif-анимация; «Anima» - одушевление. Flash-анимация; Машина БЭСМ-4. Запись движения. «Multiplikato» - (лат.) умножение. Процедурная анимация. 1) объемная анимация. 2) живописная анимация. 3) перекладочная анимация. 4) компьютерная анимация.

«Технология в школе» - Еткс - единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий. Государственное регулирование. Организация. Условия успешности обучения. Перераспределение доходов за счет социальной поддержки. Начальное профессиональное образование. Основные виды работ и профессий. Факторы микросреды. Задачи профильного и предпрофильного образования.

«Анимации» - Удаляем ненужные узлы в иерархии. Первый вариант реализации. Избавляемся от дубликации в дисплей-листах. Варианты интерполяции матриц. Анимации геометрии (3 Мб). Содержание. Уменьшение частоты квантования: результат. Размеры анимаций на картридже огромны. Удаляем ненужные узлы в иерархии: результат.

«Технология 6 - 7 - 8 класс» - Где сливки отстоятся быстрее? Дипломат и способ приготовления селедки. Что приходит во время еды? То, из чего изготавливается одежда. В чём измеряется электрическая энергия? Слово, от которого не становится сладко во рту, сколько ни повторяй. Из какого семейства тюльпан? Что измеряет счетчик электрической энергии?

«Анимации по информатике» - Графическая информация и компьютер. Компьютерная графика. Одно из ведущих направлений развития современных информационных технологий. Под словом «мультимедиа» понимают воздействие на пользователя по нескольким информационным каналам. Области применения компьютерной графики. Используется в работе инженеров - конструкторов, изобретателей новой техники.

«Gif-анимация» - Технология создания gif-анимации в Photoshop или ImageReady. И так повторять, пока не поместим все необходимые слои. Что такое аватар? Изменение производим с помощью свободной трансформации. Переходим в Adobe Image Ready. Для запуска анимации необходимо установить время для смены кадров. Скопировать изображение на несколько слоев.

ЛЕКЦИЯ

Тема: Средства и технологии работы с графикой

План:

1. Средства обработки графической информации

2. Графические редакторы

3. Аниматоры

4. Трёхмерная анимация

5. Программы двумерного и трёхмерного моделирования

Графика, картинки, фотографии - для компьютера это тоже знаки. Их преобразование производится с помощью очень интересных, но иногда весьма непростых технологий.

Средства обработки графической информации

Аппаратные средства

К аппаратным средствам создания и обработки графических изображений (рисунков, схем, фотографий и пр.) относятся в основном:

мониторы и видеокарты, поддерживающие графический режим отображения;
видеоускорители, ускоряющие выполнение графических операций и тем самым разгружающие центральный процессор;
3D-акселераторы, способные самостоятельно, без участия процессора, рассчитывать взаимное расположение фигур в трёхмерном пространстве и в реальном масштабе времени отображать требуемую двумерную проекцию на экране монитора;
манипуляторы «мышь», без которых не мыслится работа большинства современных программных средств работы с графикой;
сканеры как устройства оцифровки графических изображений;
дигитайзеры (совместно со световым пером и графическим планшетом), преобразующие в векторный формат изображение, полученное в результате передвижения руки оператора;
принтеры и графопостроители (плоттеры) в качестве основных устройств вывода графических изображений.

Программные средства

К программным средствам создания и обработки графических изображений относятся:

графические редакторы;
аниматоры;
программные средства для работы с трёхмерной графикой;
средства деловой графики;
средства для создания презентаций, функции которых часто совмещают функции вышеперечисленных средств. Перечисленные средства могут встречаться в виде:
отдельных самостоятельных программ (чаще всего это графические редакторы);
отдельных модулей, входящих в состав других программных средств (например, Мастер диаграмм как составная часть текстового процессора или электронных таблиц);
сложного комплекса программных модулей (большинство программных средств для работы с трёхмерной графикой, средства автоматизированного проектирования и т. п.).

Программы компьютерной графики и анимации представляют профессиональный интерес для художников и дизайнеров, полиграфистов и кинематографистов, разработчиков компьютерных игр и создателей образовательных программ, клип-мейкеров и учёных, а также любых специалистов, которым необходимо создавать, использовать и обрабатывать самые разнообразные изображения.

По своему профессиональному назначению средства компьютерной графики и анимации можно подразделить на следующие группы:

пакеты компьютерной графики для полиграфии - позволяют дополнять текст иллюстрациями разного происхождения, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством;
программы двумерной компьютерной живописи - графические редакторы;
комплексы для обработки видеоизображений, необходимые для наложения анимационных спецэффектов на видеозапись;

2. Графические редакторы

Графические редакторы (Painter, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Corel Draw!, FreeHand, Picture Man и другие) предназначены преимущественно для просмотра, создания и редактирования плоскостных (двумерных) статичных изображений.

Они используются и как самостоятельные средства, и в качестве одного из модулей дизайнерских, презентационных или анимационных программ.

Этот класс программ часто носит название 2Б-графика (D от англ. dimension - размерность). Они моделируют различные изобразительные инструменты (карандаш, ручка, уголь, аэрограф и др.), позволяют имитировать рисунки акварелью и маслом, а также создавать эффект натуральной среды. На рис. 1 показан рисунок, созданный в графическом редакторе.

Рис. 1. Рисунок, созданный в графическом редакторе

Пользовательское меню графического редактора чаще всего включает в себя возможность выбора:

цвета линий и фона;
толщины и типа линий;
инструментов (графические примитивы, сопровождение надписями, средства выделения фрагмента изображения и прочее);
простейших вариантов преобразования выделенного фрагмента (копирование, удаление, симметричное отображение, масштабирование, наклон, растушёвка и прочее);
операций над изображением в целом (сохранить на внешнем носителе, установить атрибуты изображения - размер, цветность, формат файла и прочее, вывести на печать и т. п.);
операций над слоями изображения (наложение слоев, использование прозрачности слоя и пр.).

Применение всевозможных эффектов базируется на алгоритмах, работа которых заключается в преобразовании цветов отдельных пикселей изображения в соответствии с определёнными математическими формулами.

Пример. Графический редактор Photoshop 5.0 включает в себя в качестве инструментов для обработки изображений разнообразные эффекты.

1. Применяя последовательно поворот изображения на 90°, эффект «Ветер», обратный поворот на 90°, эффект «Дрожание», эффект «Размытие», и смену палитры, можно из обычного текста получить изображение «огненной» надписи (рис. 2).

Рис. 2. «Огненная» надпись из обычного шрифта

2. Последовательно применив к белому листу фильтр «Облака», стиль «Найти края» и выбрав режим автоматического подбора уровней чёрного и белого цвета, можно получить вполне реалистичное изображение каменистой поверхности (рис. 3).

Рис. 3. «Каменистая» поверхность

Большинство графических редакторов создают растровые (точечные) изображения, хотя имеют возможности работать и с векторной графикой. Программы-аниматоры и программы для работы с трёхмерной графикой часто используют векторный способ кодирования изображений. Это связано с тем, что при использовании растровой графики существенную часть работы по построению изображения надо делать вручную, в том числе прорисовывать промежуточные кадры в анимации.

Настоящее объёмное (трёхмерное, 3D) изображение проще создать с помощью векторной графики. Этот метод больше походит на черчение, причём часто трёхмерное. С помощью векторной графики объекты строятся из так называемых примитивов - линий, окружностей, кривых, кубов, сфер и т. д. Примитив не нужно рисовать - выбрав пиктограмму с изображением или названием, например, сферы, вы просто задаёте её параметры (координаты центра, радиус, количество граней, составляющих трёхмерные поверхности и т. п.), а уж компьютер чертит её сам.

Технологию создания трёхмерного изображения можно разделить на три основных этапа.

Этап 1 . На этом этапе, который называется каркасной аппроксимацией, строится каркас будущего изображения - производится представление всех криволинейных поверхностей в виде пространственной сети, состоящей из двумерных граней. Чем мельче это разбиение, тем более правдоподобно будет выглядеть картинка.

Этап 2 . Этап геометрических построений поверхностей включает построение сцены: заполнение поверхностей, создание перспективы, учёт влияния источников света и пр.

Этап 3 . На заключительном этапе выбираются материалы (текстуры), в соответствии с которыми происходит раскраска поверхностей, и запускается процесс визуализации (Rendering). Это, как правило, довольно длительная процедура построения реалистичного изображения по созданной каркасной модели и указанным материалам.

Процесс создания трёхмерного объекта и его преобразование в двумерное представление осуществляется совместно центральным процессором и графическим процессором, расположенным на карте видеоадаптера или 3D-акселератора. При этом координаты объекта сначала преобразуются в физические, а затем в 2D-координаты экрана монитора (путём построения различных ортогональных и аксонометрических проекций). После этого 3D-акселератор выполняет раскраску и заполнение каждого пикселя изображения. Этапы создания трёхмерного изображения проиллюстрированы на рис. 4.

3. Аниматоры

Аниматоры (Animator Pro, Power Animator, Animation Works Interactive, Animo и др.) могут работать как с двумерными, так и с трёхмерными изображениями.

В отличие от традиционной анимации, где каждый кадр рисуется вручную, в компьютерной двумерной анимации значительную часть рутинной работы берёт на себя программа.

Рис. 4. Поэтапное создание трёхмерного изображения

Пример. Используя специальные инструменты пользовательского меню программы-аниматора, можно задать движение по траектории (программа создаст соответствующие промежуточные кадры - рис. 5) или плавно изменить палитру в течение нескольких кадров (например, постепенно затемнить изображение или убрать часть цветов).

Рис. 5. Задание движения выделенного объекта-спрайта

Некоторые технологии создания анимационной графики

Классическая анимация. Этот метод представляет собой поочерёдную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно (принцип мультфильма). Он очень трудоёмок из-за необходимости создания каждого рисунка.

Спрайтовая анимация. Это анимация, чаще реализуемая при помощи языка программирования или специального инструментального средства. В спрайтовой анимации отсутствует понятие кадра (принцип подвижных игр). Спрайт представляет собой растровое изображение небольшого размера, которое может перемещаться по экрану независимо от остального изображения (рис. 5).

Морфинг. Это преобразование одного графического образа в другой. Часто выполняется программно. Программа, реализующая специальные математические методы преобразования данных, генерирует заданное количество промежуточных кадров, которое обеспечивает плавный переход начального образа в конечный.

Анимация цветом. Положение объектов не изменяется, меняется лишь цвет.

4. Трёхмерная анимация

Трёхмерная анимация (программы 3D Studio, Power Animator, Truespace, Prisms, Three-D, RenderMan, Crystal Topas и др.) по технологии напоминает кукольную: вы создаете каркасы объектов, накладываете на них материалы, компонуете всё это в единую сцену, устанавливаете освещение и камеру, а затем задаёте количество кадров в фильме и движение предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться.

Пример. Программа 3D Studio позволяет работать с неограниченным числом камер с масштабированием изображения в реальном времени, подвижными камерами; возможно управление углом зрения, а также моделирование крупноформатной камеры с изменяющейся перспективой. 3D Studio позволяет использовать несколько впечатляющих способов работы со светом, например, может задать лучевой источник света, имитирующий падение солнечного света с образованием теней; подсветку неподвижных и движущихся цветных растровых образов и т. д. Движение объектов в трёхмерном пространстве задаётся по траекториям, ключевым кадрам и с помощью формул , связывающих движение частей сложных конструкций. Подобрав нужное движение, освещение и материалы, вы запускаете процесс визуализации. В течение некоторого времени компьютер просчитывает все необходимые кадры и выдаёт вам готовый фильм. Недостаток, следующий из такой техники создания изображения, - это чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов. Правда, эти проблемы преодолимы. В анимационных пакетах улучшаются средства визуализации, обновляются инструменты для создания спецэффектов и увеличиваются библиотеки материалов. Для создания «неровных» объектов, например, волос или дыма, используется технология формирования объекта из множества частиц. Вводятся разнообразные методы «оживления», разрабатываются новые технологии совмещения видеозаписи и анимационных эффектов, используются инструменты точной синхронизации звука и изображения, что позволяет сделать сцены и движения более реалистичными.

Пример. Программа Power Animator использует движение по подобию как один из методов «оживления». Записав на цифровую видеокамеру движения живого актёра, можно «заставить» созданный в аниматоре персонаж повторять их с помощью специальной функции. В результате гном из «Белоснежки» будет двигаться с изяществом выбранного актёра. А если что-то не понравится, есть возможность подредактировать всё по ходу дела.

Технология открытых систем позволяет работать сразу с несколькими пакетами. Можно создать модель в одном пакете, разрисовать её в другом, оживить в третьем, дополнить видеозаписью в четвёртом.

5. Программы двумерного и трёхмерного моделирования

Программы двумерного и трёхмерного моделирования (AutoCAD, Sketch!, Ray Dream Designer, Crystal 3D Designer, AutoStudio и др.) применяются для дизайнерских и инженерных разработок.

Пример. Программу AutoCAD часто рассматривают как графическое ядро систем автоматизированного проектирования (САПР): она реализует основные операции по созданию и редактированию линий, дуг и текста, создает 2D- и ЗБ-модели; автоматизирует решение многих расчётных задач, возникающих в процессе проектирования. В программе Auto Studio к традиционным методам трёхмерной графики добавлены средства редактирования моделей и анимации, разработанные специально для дизайнеров автомобилей.

Средства компьютерного графического моделирования используются конструкторами и архитекторами. Широко применяются они и в научных исследованиях (рис. 4.5.6).

6. Программы для научной визуализации

Программы для научной визуализации (Surfer, Grapher, IRIS Explorer, PV-Wave, Khronos, Data Visualizer, MapViewer и др.) могут быть предназначены для различных целей - от решения проблем муниципального планирования до визуализации солнечных взрывов.

Наиболее часто они применяются:

для создания поверхностей, описываемых функциями типа z=f(x,y), и графиков, описываемых функциями типа у= f(x);
для построения цветных карт;
для создания моделей погодных условий и океана и т. п.

Пример. Пакет Map Viewer позволяет вводить и корректировать карты - изменять масштаб, преобразовывать координаты, а также обрабатывать и выводить в графическом виде числовую информацию, связанную с картами - например, демографические данные.

С помощью пакета Earth Watch можно моделировать и демонстрировать трёхмерную картину метеоусловий над Землей, строить топологические поверхности по космическим снимкам и давать прогноз погоды на неделю вперед (рис. 7).

знать

Каппаратным средствам создания и обработки графических изображений (рисунков, схем, фотографий и пр.) относятся в основном:

Монитор и видеокарта, поддерживающая графический режим отображения;

Видеоадаптеры (видеоускорители);

3D-акселераторы;

Манипуляторы «мышь»;

Сканеры;

Дигитайзеры;

Принтеры и графопостроители (плоттеры).

К программным средствам создания и обработки графических изображений относятся:

Программы двумерной компьютерной живописи - графические редакторы, предназначенные преимущественно для создания и обработки плоскостных (двумерных) статичных изображений;

Средства деловой графики;

Пакеты компьютерной графики для полиграфии - позволяют дополнять текст иллюстрациями разного формата, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством;

Презентационные пакеты, используемые как средства создания разнообразных слайдов для сопровождения докладов, выступлений, рекламных акций;

Программы двумерной анимации, используемые для создания динамических изображений и спецэффектов в кино;

Программы для двумерного и трёхмерного моделирования, применяемые для дизайнерских и инженерных разработок;

Пакеты трёхмерной анимации, используемые для создания рекламных и музыкальных клипов и кинофильмов;

Программы для научной визуализации.

Контрольные вопросы

1. Что относится к аппаратным средствам создания и обработки графических изображений (рисунков, схем, фотографий и пр.)?

2. Какие программные средства создания и обработки графических изображений Вы знаете?

3. Определите, с каким типом графики - векторной или растровой - работает графический редактор, установленный на вашем компьютере. Обладает ли он хотя бы некоторыми функциями аниматора?

В настоящее время существуют различные технологии создания анимации:

1. Классическая (традиционная) анимация представляет собой поочередную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно. Это - очень трудоемкий процесс, так как аниматорам приходится отдельно создавать каждый кадр.

2. Стоп-кадровая (кукольная) анимация. Размещенные в пространстве объекты фиксируются кадром, после чего их положение изменяется и вновь фиксируется.

3. Спрайтовая анимация реализуется при помощи языка программирования.

4. Морфинг - преобразование одного объекта в другой за счет генерации заданного количества промежуточных кадров.

5. Цветовая анимация - при ней изменяется лишь цвет, а не положение объекта.

6. 3D-анимация создается при помощи специальных программ (например, 3D MAX). Картинки получаются путем визуализации сцены, а каждая сцена представляет собой набор объектов, источников света, текстур.

7. Захват движения (Motion Capture) - первое направление анимации, которое дает возможность передавать естественные, реалистичные движения в реальном времени. Датчики прикрепляются на живого актера в тех местах, которые будут приведены в соответствие с контрольными точками компьютерной модели для ввода и оцифровки движения. Координаты актера и его ориентация в пространстве передаются графической станции, и анимационные модели оживают.

Принципы анимации

При создании анимационных фильмов используются некоторые общие принципы. Большинство из них сформулировано для анимации Диснея и первоначально относилось к мультфильмам, выполненным в технике традиционной анимации, но практически все они применимы и при других технологиях.

Сжатие и растяжение

Если передвинуть твердый реальный объект, к примеру, стул, то он останется жестким и в движении. Форма же живых существ всегда по-особому деформируется. Например, если Вы сгибаете руку, Ваш бицепс вздувается. Когда Вы выпрямляете руку, мышцы вытягиваются и выпрямляются. Согнутое положение показывают сплющенным объемом, а выпрямленное - вытянутым. Важное правило: считать объем объектов постоянным при сжатии, растяжении и в покое. Если этим пренебречь, то объекты будут выглядеть уменьшенными при сжатии и увеличенными при растяжении.

Классический пример - прыгающий мяч, когда он сплющивается при касании земли и вытягивается до и после касания. Растяжение, хотя и нереалистичное, заставляет мяч двигаться быстрее прямо перед касанием земли и сразу после.

Когда объекты сжимаются и растягиваются, это говорит нам, что они сделаны из пластичного материала, если нет, то из жесткого. Объекты, частично пластичные или частично жесткие должны деформироваться только в пластичных местах. Объекты на шарнирах могут двигаться без деформации, как, к примеру, Люксо Младший (Luxo, jr.).

Деформации особенно важны в лицевой мимике: они показывают пластичность кожи и мускулов, как и взаимосвязи различных частей лица. В самой ранней анимации персонажи двигали только губами, что выглядело нереалистично. Позднее инновации позволили изменяться всему лицу вслед за ртом, что уже выглядит более правдоподобно. Для эффекта это можно еще и преувеличить. Широкая улыбка или насупленное выражение лица привлекательнее, чем только изменение одного рта.

Деформации можно использовать и при быстром движении объектов. Если движение медленное, объект перекрывает сам себя в кадрах, и движение визуально сглаживается. Но если движение очень быстрое, то захлеста объектов нет и глаз различает отдельные картинки - объект начнет стробироваться, мелькать. Решение - растянуть объект, чтобы сохранить захлест и плавность движения.

Рис. 6.4. Иллюстрация принципа сжатия и растяжения в анимации

Пример: мяч справа был растянут, что выглядит более естественным.

Сжатие и растяжение может быть выполнено различными масштабированиями в 3D-системе координат ключевых поз. Следите за неизменностью объема. Так, растяжение по одной из осей (X), должно привести к сжатию в других направлениях (Z,Y). Растяжение должно быть выполнено также вдоль направления движения - может потребоваться и трансформация вращения.

Расчет времени и движения (тайминг)

Расчет скорости выполнения действия, или тайминг, имеет большое значение для движения, причем и физическое, и эмоциональное. Аниматору приходится уделять много внимания балансировке упреждения движения, самому движению и реакции на это движение. Если движение занимает слишком много времени, то зритель может потерять к нему интерес, а если слишком мало, то зритель может не разглядеть его или не понять.

Тайминг может передать ощущение массы объекта. Тяжелые объекты требуют большей силы и более длительного времени на ускорение и замедление. Например, мяч для боулинга персонаж поднимает медленнее, чем баскетбольный мяч. Подобным образом тайминг говорит и о размере объектов. Большие объекты двигаются медленнее, чем маленькие, имеют большую инерцию. Такой эффект делают не изменением поз, а варьированием промежутков (числа кадров) между позами.

Движение может давать иллюзию веса предметов. Рассмотрим, например, мяч, ударяющийся о коробку.

Если мяч отскакивает от коробки, а коробка неподвижна, у нас складывается иллюзия, будто коробка намного тяжелее мяча.

Если же мяч сдвигает коробку и двигается дальше, то коробка воспринимается как значительно более легкая, чем мяч.

Тайминг может иметь и эмоциональное значение. Рассмотрим сцену с головой, наклоненной сначала в сторону правого, потом в сторону левого плеча.

Изменяя число промежуточных кадров, можно изменить значение происходящего:

§ Без промежуточных кадров - персонажа очень сильно ударили, ему почти снесли голову.

§ Один промежуточный кадр - персонажа ударили чем-то весомым, например сковородой.

§ Два промежуточных кадра - персонажа свела нервная судорога

§ Три промежуточных кадра - персонаж уклоняется от пролетающего объекта.

§ Четыре промежуточных кадра - персонаж кивком головы отдает отрывистый приказ.

§ Шесть промежуточных кадров - персонаж увидел что-то привлекательное.

§ Девять промежуточных кадров - персонаж о чем-то задумался.

§ Десять промежуточных кадров - персонаж разминает затекшую шею.

Упреждение (или отказное движение)

Движение делится на три части:

1. подготовка движения – упреждение,

2. собственно движение,

3. окончание движения.

Упреждение можно рассматривать как подготовку движения, следующую из анатомии, например, замах ноги перед ударом по мячу.

Также его можно рассматривать как способ привлечения зрительского внимания к той части экрана, где подготавливается движение; например, поднимание рук вверх и выразительный взгляд на что-то до того, как его поднять; или взгляд на что-то вне экрана и затем реакция на него до того, как движение появится на экране. Так, например, сделана начальная сцена в Люксо Младшем (Luxo, jr.). Папа смотрит вне экрана и реагирует на что-то. Это заставляет зрителей смотреть на ту часть кадра, где должен появиться Люксо Младший (Luxo, jr.).

Правильно рассчитанное упреждение помогает зрителям лучше понять и быстрое движение, например, подготовку бега, а затем и прыжка за пределы экрана.

Упреждение может создавать ощущение веса или массы, например, тяжелые люди могут опираться на стул, чтобы встать, а вот маленькие могут просто вскочить.

Сценичность

Сценичность - это постановка идеи так, чтобы она читалась предельно ясно.

Идея может быть выражена в действии, индивидуальности, эмоциях или настроении - главное, чтобы идея была ясна для зрителей.

Сценичность ведет зрительские глаза туда, где произойдет действие, чтобы никто ничего не пропустил. Это означает, что в каждый момент важна только одна идея, иначе зрители не заметят нее. Так, иногда главный объект должен быть контрастнее остальной сцены. Хороший пример - привлечь внимание движением. В статичной сцене обратит на себя внимание движущийся предмет, в сценах же, где все движется, глаз остановится на неподвижном объекте.

Аниматор должен использовать различные техники, чтобы быть уверенным, что зритель смотрит на нужный объект в нужное время. Например, в Люксо Младшем (Luxo, jr.) папа появляется первым и поэтому становится центром внимания. А когда сынишка впрыгивает в кадр, двигаясь быстро, центр внимания переключается на него. В определенный момент сынишка останавливается и смотрит вверх на папу, опять переводя внимание на него.

В ранний период Диснея все персонажи были черно-белыми, без оттенков серого. Все движения показывались силуэтами (видами сбоку), иначе, если бы персонаж сдвинул свою черную руку вперед своего черного тела, это бы не прочиталось. Поэтому действие должно происходить на белом фоне. Аниматоры Диснея выяснили, что даже без этого технологического ограничения наиболее четко действие читается в силуэтах.

И в современной цветной 3D-графике силуэтные действия остаются наиболее разграниченными и, соответственно, предпочитаемыми даже по сравнению с фронтальным действием. К примеру, если силуэт персонажа просыпается и трет свои бока, легче будет понять, что происходит, чем если он потрет живот.

Сквозное движение и захлест действия

Сквозное движение - это непрерывность, отсутствие частей в движении. Примером может служить бросание мяча: рука продолжает двигаться, когда мяч уже брошен. При движении сложного объекта различные части объекта движутся различное время с различным темпом. Например, при ходьбе сначала идет бедро, затем остальная часть ноги и потом уже стопа. Когда ведущая часть останавливается, ведомые еще продолжают движение.

Тяжелые части запаздывают и останавливаются медленнее. К примеру, антенны насекомого будут запаздывать, а их движение будет более быстрым, указывая на меньшую массу.

Захлест означает начало второго движения до того, как первое полностью закончилось. Это удерживает интерес зрителя: между движениями не должно быть мертвых точек.

Вот замечание о захлесте от Уолта Диснея:

«Совсем не обязательно аниматору брать персонажа в первой точке и полностью завершать это действие и лишь затем переходить к следующему действию, как если бы он никогда не думал, что будет делать дальше до полного завершения первого действия. Когда персонаж знает, что он собирается делать, он не будет останавливаться перед каждым отдельным действием и раздумывать, делать ли его. Он спланирует это заранее в своей голове».

«Прямо вперед» и «от позы к позе»

«Прямо вперед» при ручном рисовании анимации - это когда аниматор начинает фазовать с первого движения, последовательно делая рисунок за рисунком, пока не закончит сцену. Это создает спонтанную и непредсказуемую анимацию и используется для диких путаных движений.

«От позы к позе» - аниматор аккуратно распланирует всю анимацию, нарисует последовательность основных поз (начало, несколько промежуточных фаз и финальные фазы), а потом уже все промежуточные кадры (это может сделать другой художник или компьютер). Такая техника используется там, где сцена требует большего внимания, а сами позы и расчет времени и движения очень важны.

Эта техника подобна расстановке ключевых кадров в компьютерной графике, которую приходится слегка доводить, ведь промежуточные фазы не всегда предсказуемы. Например, объекты или части объекта могут пересекать друг друга. В случае сложных объектов компьютерная расстановка фаз требует изменения и из-за иерархической структуры модели. Различные части иерархии должны быть трансформированы в различных ключах. Например, при прыжке, ключи перемещения могут быть установлены сразу для всей модели в направлениях X и Z. Затем дополнительные ключи вращения или перемещения могут быть установлены для отдельных частей модели, например рук и ног.

Смягчение начала и завершения

Прием расстановки промежуточных фаз между двумя крайними положениями. Это - второй и третий порядок продолженности (continuity, плавности) движения объекта. По сравнению с постоянной скоростью ускорения выглядят более привлекательно и иногда более естественно, из чего следует, что надо изменять скорость движения. Например, прыгающий мяч движется быстрее, когда он подлетает или отскакивает от земли и медленнее в наивысшей точке. Для объекта или персонажа это характеризуется словами «мягкое завершение» предыдущей позы и «мягкое начало» позы следующей.

Мяч слева прыгает с постоянной скоростью без сжатия/растяжения.

Мяч в центре имеет смягченные начало и завершение со сжатием/растяжением.

Мяч справа двигается с постоянной скоростью со сжатием/растяжением.

Этого обычно добиваются использованием сплайнов смягчения, контролирующих траектории движения объектов. Для достижения нужного эффекта можно изменять различные параметры сплайнов. В 3D Studio они контролируются параметрами Ease To и Ease From в закладке Key (вызванного из окна Track).

Когда эти параметры равны нулю, скорость постоянна в обоих направлениях, то есть в начале и в завершении ключевой фазы. При более высоком значении параметра Ease To движение ускоряется, покидая предыдущий ключевой кадр, и замедляется, подходя к текущему. При более низком значении параметра Ease From движение медленнее покидает текущий кадр и ускоряется к следующему ключевому кадру.

Установка параметра tick mark контролирует направление изменения скорости: с установленным tick mark такт движения замедляется, а с неустановленным - такт ускоряется.
Примеры:

§ Оба параметра Ease To/From установлены на 0 (bounce0.flc).

§ Оба параметра Ease To/From установлены на 50 (max value) (bounce1.flc).

Другие вероятные проблемы связаны с самими сплайнами, контролирующими движение в области ключевого кадра. Из-за математических свойств сплайнов возможен эффект засечения (overshoot). Посмотрите, например, на box1.flc. Для верхней коробки ключевые кадры были расставлены так, чтобы она только касалась верхней грани нижней коробки, но из-за свойств сплайнов после просчета промежуточных фаз она, двигаясь, засекает нижнюю коробку.

Требуются еще три других параметра, контролирующих форму сплайнов смягчения.

Натяжение (Tension) - контроллер натяжения определяет форму сплайновой кривой.

Продолженность (Continuity) контролирует угол, под которым сплайн входит в ключевой кадр или покидает его.

Смещение (Bias) поднимает или опускает кривую движения в позиции ключевого кадра.

Движение по дугам

Шарнирно соединенные сочленения двигаются по дугам. Конечности млекопитающих и многих других живых существ имеют именно такую конструкцию. Следовательно, когда мы двигаем руками или ногами, перемещение происходит по дуге. В результате движение получается натуральным и предсказуемым.

Однако это всего лишь частный случай. Аниматоры Диснея в 1920-30-х годах изучали, что именно хочет видеть зритель. Они обнаружили, что людям намного больше нравятся дугообразные формы, а не прямые линии. Поэтому при разработке траектории перемещения нужно убедиться, что с точки зрения камеры она имеет форму дуги.

Представьте себе подающего в бейсбольной команде. Он может заставить мяч двигаться по прямой линии, но действие станет намного более интересным, если траектория будет дугообразной. Это несложное изменение поразительно влияет на зрителей.

Преувеличение

Преувеличение не означает только растягивание движений или объектов, аниматор должен тщательно отбирать свойства, которые надо преувеличить. Когда преувеличено только что-то одно, оно может слишком выделяться. Если же вообще все преувеличить, то вся сцена будет выглядеть недостоверно.

Второстепенные действия

Эти движения являются результатами других действий. Они могут использоваться для усложнения, добавления деталей и интереса к сцене. Но они должны всегда иметь подчиненное положение по отношению к основным движениям в сцене. Например, эмоции на лице персонажа. Движения тела могут отражать основное действие, а выражение лица добавляется к нему. Другой пример - болтающийся электрический шнур за Люксо Младшим (Luxo, jr.).

Привлекательность

Привлекательность заставляет зрителей неотрывно следить за происходящим. Это - эквивалент харизмы живого актера. Сцена или персонаж не должны быть примитивными (скучными!) или слишком сложными (трудно воспринимаемыми). Отсюда принцип: избегать зеркальной симметрии. Асимметрия выглядит более интересной и привлекательной.

Индивидуальность

Цель всех принципов, рассмотренных выше, - придать анимированным персонажам индивидуальность, привлекающую зрителей. Различные принципы могут применяться к внешнему виду персонажа для достижения стойкой индивидуальности. Это значит, что аниматор должен иметь четкое представление об индивидуальности персонажа до того, как начнет его анимировать.

Принципов Аниме

Аниме произошло в конце 40-х годов из трех вещей: манга (герои и сюжет), японский театр кабуки и бунраку (темы и подтексты) и анимация Диснея (технология), которая впоследствии трансформировалась в совершенно новый стиль. Первые две вещи являются ключевыми - именно они отделяют аниме от остальной анимации.

1 принцип аниме

Сжатие и растяжение используются достаточно умеренно. В то время как Дисней пошел по пути карикатур (cartoon - первоначальное значение карикатура, впоследствии мульт), аниме художники пошли по пути реализма.

2 принцип аниме

Упреждение (или отказное движение). Упреждение используется только там, где без него не обойтись. Это - прыжки, битвы и всевозможные заклинания. Аниме фильмы - это больше театр, нежели карикатура. Также на этот принцип откладывают отпечаток и всевозможные восточные единоборства, где бойцы обычно двигаются почти безинерционно, и ударам очень редко предшествует замах, позволяющий увидеть и блокировать его.

3 принцип аниме

Сценичность. В аниме все внимание сосредоточивается на выражении лица и позе персонажа, что приводит к большему эмоциональному воздействию на зрителя.

4 принцип аниме

Сквозное движение и захлест. Сквозное движение сильно преувеличено. Волосы персонажей почти всегда развеваются по ветру. Плащи героев могут развеваться даже в закрытых помещениях. Уделяется очень много внимания сквозному движению и захлесту, это придает еще более живой вид персонажам.

5 принцип аниме

«Медленный вход» и «медленный выход». Значительно усилено для придания еще большей инерции персонажу. Действие этого принципа хорошо видно во всевозможных прыжках, когда герой плавно взмывает и так же плавно почти бесшумно приземляется.

6 принцип аниме

Второстепенные действия и преувеличение. В аниме эти два принципа используются вместе. Наиболее характерным моментом, где используется этот принцип, является удивленное выражение лица анимешных персонажей. При этом и без того большие глаза увеличиваются почти вдвое.

7 принцип аниме

Профессиональный рисунок. В Японии дизайном персонажей занимаются отдельные люди. Прорисовке фонов и персонажей в аниме уделяют несколько большее внимание, чем в Диснее.

8 принцип аниме

Привлекательность. Привлекательность аниме-персонажей складывается из нескольких факторов:

§ большие глаза, которые достались в наследство от Диснея, придают герою юный и доброжелательный вид;

§ большая голова - делает героев похожими на детей. Даже самый страшный монстр может стать безобиднее мышонка, если ему немного изменить пропорции тела;

§ у взрослых персонажей часто очень длинные ноги (чуть больше туловища с головой), за счет чего они выглядят более стройно.

1 Частота смены кадров за секунду составляет:

10 … 16 – для компьютерной анимации; 24 – для кинематографа; 25 – для системы PAL и SECAM телевещания; 30 – для системы NTSC телевещания.

Восстановление

Введение

Анимация – что это?

Компьютерные технологии (компьютерные программы) для создания анимации

Краткий обзор по материалам Интернета

Мультимедиа технология Open Office Impress

Мультимедиа технология Microsoft Power Point

Конструктор сказок Мульти- Пульти

Среда программирования СКРЭТЧ

Критерии сравнения технологий

Выводы по критериям