Назначение компьютерной графики

Введение

 

Компьютерная графика появилась достаточно давно - уже в 1960-ых годах существовали полноценные графические системы. Сегодня принято пользоваться терминами «компьютерная графика» и «компьютерная анимация». Понятие «компьютерная графика» включает все виды работ со статическими изображениями, «компьютерная анимация» имеет дело с динамически изменяющимися изображениями.graphics - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ. (Борковский А.В. "Англо-русский словарь по программированию и информатике")animation - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.("Англо-русский словарь по вычислительной технике" п/р Е.К. Масловского)

Трёхмерная графика <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D1%91%D1%85%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0> (3D - от англ. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> three dimensions - «три измерения») оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

 

Назначение компьютерной графики

 

По своему "профессиональному" назначению средства компьютерной графики и анимации можно подразделить на следующие группы: пакеты компьютерной графики для полиграфии; программы двумерной компьютерной живописи; презентационные пакеты; программы двумерной анимации, используемые для создания динамических изображений и спецэффектов в кино; программы для двумерного и трехмерного моделирования, применяемые для дизайнерских и инженерных разработок; пакеты трехмерной анимации, используемые для создания рекламных и музыкальных клипов и кинофильмов; комплексы для обработки видеоизображений, необходимые для наложения анимационных спецэффектов на видеозапись; программы для научной визуализации. Программы компьютерной графики и анимации представляют профессиональный интерес для художников и дизайнеров, полиграфистов и кинематографистов, разработчиков компьютерных игр и создателей образовательных программ, ученых, а также любых специалистов, которым необходимо создавать, использовать и обрабатывать самые разнообразные изображения.

Основные функции и возможности 3d программ:

-  Моделирование трехмерной графики

-  Создание трехмерной модели сцены и объектов в ней

-  Рендеринг (визуализация) - построение проекции модели

-  Обработка и редактирование изображений

-  Вывод полученного изображения на устройство вывода - принтер, дисплей.

 

Трехмерная анимация

 

Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную: вы создаете каркасы объектов, накладываете на них материалы, компонуете все это в единую сцену, устанавливаете освещение и камеру, а затем задаете количество кадров в фильме и движение предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться. Движение объектов в трехмерном пространстве задается 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 выдает вам готовый фильм. Недостаток, следующий из такой техники создания изображения - это чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.

 

Electric Image, SoftImage

 

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. В свою очередь, программа Softimage 3D фирмы Microsoft работает на платформах SGI и Windows NT. Она поддерживает моделирование на базе полигонов и сплайнов, создание спецэффектов, работу с частицами и технологию переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей.

 

Infini-D для Macintosh

 

Осваивать компьютерную трехмерную анимацию на платформе Macintosh можно начинать с программы Infini-D фирмы Specular. Infini-D поддерживает три основных процесса: создание трехмерных объектов, визуализацию и анимацию. Пакет допускает шесть базисных элементов, из которых вы можете конструировать свои трехмерные объекты, а также дополнительный редактор, позволяющий создавать собственные "строительные блоки". Собственные библиотеки Infini-D содержат большой выбор типов закраски и текстур, а, кроме того, вы можете создавать новые цветовые гаммы и импортировать материалы (например, с помощью сканера).

 

PowerAnimator на SGI

 

Одна из программ современной трехмерной анимации на SGI - это пакет PowerAnimator фирмы AliasWavefront. Его средства моделирования, поддерживающие работу со сложными иерархическими объектами и поверхностями, представляют собой один из наиболее мощных и удобных комплексов инструментов. 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.

 

SketchUp 8

- программа для моделирования относительно простых трёхмерных объектов - строений, мебели, интерьера. Существуют две версии программы - бесплатная, ограниченная по функциональности (прежде всего относительно экспортирования в другие форматы), и платная SketchUp Pro. компьютерный графика трехмерный анимация- программа для быстрого создания и редактирования трехмерной графики. Проекты SketchUp сохраняются в формате *.skp.

По сравнению со многими популярными пакетами, данный обладает рядом преимуществ, заключающихся, в первую очередь, в почти полном отсутствии окон предварительных настроек. Все геометрические характеристики задаются с клавиатуры во время или сразу после окончания действия инструмента. Эта особенность позволяет избежать необходимости настраивать каждый инструмент перед его применением, а затем редактировать возможные неучтённые ошибки, но в то же время это достоинство оборачивается недостатком, когда возникает потребность в массовом изменении геометрии созданных объектов. Тем не менее, такие ситуации возникают редко, а их исправление средствами пакета не составляет большого труда.

Данный пакет очень удобен для начинающих, малознакомых с трёхмерным моделированием людей.

 

Основные понятия

 

Инверсная кинематика - процесс определения параметров связанных гибких объектов для достижения необходимой позиции, ориентации и расположения этих объектов. Инверсная кинематика является типом планирования движения <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F&action=edit&redlink=1> (англ. <http://en.wikipedia.org/wiki/Motion_planning>). Инверсная кинематика активно используется в робототехнике <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0>, трёхмерной компьютерной анимации <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F> и в разработке компьютерных игр <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B8%D0%B3%D1%80>. (МФА от англ. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> International Business Machines) - один из крупнейших в мире производителей и поставщиков аппаратного <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> и программного обеспечения <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>.

Виртуальное пространство, в котором работает пользователь программы создания графических изображений, называется трехмерной сценой. То, что он видит в окнах проекций - это отображение рабочей сцены. Работа с трехмерной графикой очень похожа на съемку фильма, при этом разработчик выступает в роли режиссера. Ему приходится расставлять декорации сцены (то есть создавать трехмерные модели и выбирать положение для них), устанавливать освещение, управлять движением трехмерных тел, выбирать точку, с которой будет производиться съемка фильма.

Каждая сцена представляет собой следующее:

-  Набор объектов

-  Набор источников света

-  Набор текстур

-  Набор камер (хотя обычно используется одна)

Windows NT - линейка операционных систем <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0> (ОС) производства корпорации Microsoft <http://ru.wikipedia.org/wiki/Microsoft> и название первых версий ОС.Graphics, Inc. (SGI, ранее - Silicon Graphics Computer Systems или SGCS) - американская компьютерная компания по производству графических терминалов. Первый продукт компании был основан на работе над «геометрическим движком» - программно-аппаратным обеспечением, позволяющим значительно ускорить рендеринг <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%B3> трёхмерных изображений.

Интерфе́йс (англ. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> interface - сопряжение, поверхность раздела, перегородка) - граница раздела двух систем, устройств или программ, определённая их характеристиками, характеристиками соединения, сигналов обмена и т. п. Совокупность унифицированных технических <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> программных средств и правил (описаний, соглашений, протоколов), обеспечивающих взаимодействие <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B7%D0%B0%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D0%B5> устройств и/или программ в вычислительной системе <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0> или сопряжение между системами. Понятие интерфейса распространяется и на системы, не являющиеся вычислительными или информационными <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0>.

Видеока́рта (также 3D-акселераторы) - электронное <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0> устройство, преобразующее графический образ <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7_(%D0%B8%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F)>, хранящийся, как содержимое памяти <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C> компьютера <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80> (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%80_(%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE)>.- линейка персональных компьютеров, спроектированных, разработанных, производимых и продаваемых фирмой Apple <http://ru.wikipedia.org/wiki/Apple>.

Полигон (компьютерная графика) - минимальная поверхность для визуализации. Поскольку во многих задачах компьютерной графики требуется, чтобы объект являлся выпуклым многоугольником, в качестве полигонов обычно применяют треугольники.

Сплайн (от англ. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> Spline - гибкое лекало, полоса металла, используемая для черчения кривых линий) - функция, область определения которой разбита на конечное число отрезков, на каждом из которых сплайн совпадает с некоторым алгебраическим полиномом <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BC>.

Ре́ндеринг (англ. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> rendering - «визуализация») - термин <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D0%BD> в компьютерной графике <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0>, обозначающий процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0>.

 

Заключение

 

Любое изображение на мониторе становится плоским. Трёхмерная графика существует лишь в нашем воображении, так как то, что мы видим на мониторе - это проекция трёхмерной фигуры, а уже создаём пространство мы сами.

Трехмерная графика - это целая наука, область, в которой можно совершенствовать свои знания и умения на протяжении всей жизни. Поэтому здесь приведена краткая характеристика некоторых программ. Тем не менее для каждого программного обеспечения характерен свой специфический набор средств, определяющий область, в которой 3D-редактор удобно применять.

 

Литература

 

1. http://3d.demiart.ru

2. <http://algolist.manual.ru>

.   http://bourabai.kz

.   http://postupim.ru

.   http://ru.wikipedia.org

.   http://works.tarefer.ru/

.   <http://www.пишем-диплом-сами.рф>

.   Косова Е.В. Методические указания по выполнению контрольной работы. Дисциплина - «Информатика», 2012

Введение

 

Компьютерная графика появилась достаточно давно - уже в 1960-ых годах существовали полноценные графические системы. Сегодня принято пользоваться терминами «компьютерная графика» и «компьютерная анимация». Понятие «компьютерная графика» включает все виды работ со статическими изображениями, «компьютерная анимация» имеет дело с динамически изменяющимися изображениями.graphics - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ. (Борковский А.В. "Англо-русский словарь по программированию и информатике")animation - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.("Англо-русский словарь по вычислительной технике" п/р Е.К. Масловского)

Трёхмерная графика <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D1%91%D1%85%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0> (3D - от англ. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> three dimensions - «три измерения») оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

 

Назначение компьютерной графики

 

По своему "профессиональному" назначению средства компьютерной графики и анимации можно подразделить на следующие группы: пакеты компьютерной графики для полиграфии; программы двумерной компьютерной живописи; презентационные пакеты; программы двумерной анимации, используемые для создания динамических изображений и спецэффектов в кино; программы для двумерного и трехмерного моделирования, применяемые для дизайнерских и инженерных разработок; пакеты трехмерной анимации, используемые для создания рекламных и музыкальных клипов и кинофильмов; комплексы для обработки видеоизображений, необходимые для наложения анимационных спецэффектов на видеозапись; программы для научной визуализации. Программы компьютерной графики и анимации представляют профессиональный интерес для художников и дизайнеров, полиграфистов и кинематографистов, разработчиков компьютерных игр и создателей образовательных программ, ученых, а также любых специалистов, которым необходимо создавать, использовать и обрабатывать самые разнообразные изображения.

Основные функции и возможности 3d программ:

-  Моделирование трехмерной графики

-  Создание трехмерной модели сцены и объектов в ней

-  Рендеринг (визуализация) - построение проекции модели

-  Обработка и редактирование изображений

-  Вывод полученного изображения на устройство вывода - принтер, дисплей.

 

Трехмерная анимация

 

Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную: вы создаете каркасы объектов, накладываете на них материалы, компонуете все это в единую сцену, устанавливаете освещение и камеру, а затем задаете количество кадров в фильме и движение предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться. Движение объектов в трехмерном пространстве задается 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 выдает вам готовый фильм. Недостаток, следующий из такой техники создания изображения - это чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.