Курс лекций Лекция 11. Графические редакторы содержание компьютерная графика 1 1 Растровая графика 2
 Скачать 1.32 Mb.
|
|
Рис. 15. Пример работы программы 3ds Max (атомный реактор ВВЭР-1500) N-Ray - популярнейший в русскоязычном пространстве внешний визуализатор компании Chaos Group. RenderMan - стороннее средство подключения к конвейеру RenderMan, также полезно в тех случаях, когда требуется интеграция 3DS Max с системой визуализации Renderman. Конект с 3DS Max происходит с помощью DoberMan. FinalRender - внешний визуализатор компании Cebas. Является наиболее полным фотон-основанным визуализатором, уступая по своим возможностям только MentalRay. Преимущество заключается в плотной интеграции с другими решениями Cebas, обеспечивающими широкий спектр разнообразных атмосферных, линзовых эффектов и пр., чего нет у других визуализаторов. Первая версия пакета под названием 3D Studio DOS выпущена в 1990. Разработками пакета занималась студия Yost Group, созданная программистом Г. Йостом; Autodesk на первых порах занимался только изданием пакета. Первые четыре релиза носили наименование 3D Studio DOS (1990-1994). Затем пакет был переписан заново под Windows NT и переименован в 3D Studio MAX (1996-1999). В 2000-2004 пакет выпускается под маркой Discreet 3dsmax, а с 2005 - Autodesk 3ds MAX. Актуальная версия носит название Autodesk 3ds MAX 2010 (индекс 12.0). http://profbeckman.narod.ru/ 3.2 Maya Maya – редактор трёхмерной графики. В настоящее время стала стандартом 3D графики в кино и телевидении и существует как для 32, так и для 64-битных систем. Maya (санскрит – иллюзия) существовала в трёх версиях: Maya Unlimited - самый полный и самый дорогой пакет. Содержит расширения Hair, Fur, Maya Muscule, Fluid Effects, Cloth и некоторые 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. Теперь предлагается одно решение Maya 2010, которое содержит все возможности Maya Unlimited 2009 и Maya Complete 2009, включая Maya Nucleus Unified Simulation Framework, Maya nCloth, Maya nParticles, Maya Fluid Effects, Maya Hair, Maya Fur. В новой версии представлена новая система композитинга Maya Composite, основанная на программе Autodesk Toxik, которая больше не будет доступна в виде отдельного приложения. Кроме этого, в Maya 2010 включена система Autodesk MatchMover, менеджер для составления заданий сетевой визуализации Autodesk Backburner, пять узлов визуализации для пакетного рендеринга средствами mental ray. Изначально Maya была разработана Alias Systems Corporation и выпущена для операционных систем Microsoft Windows, GNU/Linux, IRIX и Mac OS X. В 2007 была выпущена новая версия, получившая имя Maya 2008. В 2005 компания Alias влилась в Autodesk. Представители компании подтвердили, что не будут сливать Maya и 3ds Max в один продукт. Рис. . Пример изображения, созданного с помощью Maya. Важная особенность Maya - её открытость для сторонних разработчиков, которые могут преобразовать её в версию, которая более удовлетворяет требованиям больших студий, которые предпочитают писать код, специфичный для их нужд. Даже не взирая на присущую Maya мощь и гибкость, этой особенности достаточно для того, чтобы повлиять на выбор. В Maya встроен мощный интерпретируемый кросс-платформенный язык: Maya Embedded Language (MEL), очень похожий на Tcl. Это не просто скриптовый язык, это способ настроить основную функциональность Maya. В частности, пользователь может записать свои действия как скрипт на MEL, из которого можно быстро сделать удобный макрос. Так аниматоры могут добавлять функциональность к Maya даже не владея языками C или C ++ , оставляя при необходимости такую возможность. Для написания расширений на языке C++ имеется подробно документированный C ++ API. Так же для разработчиков теперь имеется возможность написания дополнений на языке Python. Язык MEL не привязан к платформе, поэтому код, написанный на нем, будет исполнятся в любой операционной системе. Файлы проектов, включая все данные о геометрии и анимации, сохраняются как последовательности операций MEL. Эти файлы могут быть сохранены в текстовом файле (.ma - Maya ASCII), который может быть отредактирован в любом текстовом редакторе. Это обеспечивает непревзойденный уровень гибкости при работе с внешними инструментами. Maya - результат совмещения трёх программных продуктов: Wavefront The Advanced Visualizer (Калифорния, США), Thomson Digital Image (TDI) Explore (Франция) и Alias Power Animator (Торонто, Канада). Объединенная компания Alias|Wavefront позднее была переименована в Alias. В 2003 Alias была продана SGI частной инвестиционной фирме Accel-KKR. В 2005 Alias была снова перепродана, на сей раз компании Autodesk. В 2006 Autodesk закончил слияние и теперь Alias Maya известна как Autodesk Maya. В самом начале своей разработки Maya использовала интерпретируемый язык Tcl. Однако уже в первой версии ему на смену пришёл внутренний скриптовый язык MEL (Maya Embeded Language), который стал связующем звеном между пользователем и ядром программы, так как MEL является, например, средством программирования интерфейса программы, задания и связывания множества атрибутов нод (узлов), средством процедурной анимации и многого другого. В версии Maya 8.5 был также включен скриптовый язык Python. В Maya 2008 включена версия Python 2.5. Визуализация осуществляется подпрограммами: Software render, Hardware render, Vector render mental ray, V-Ray RenderMan (PhotoRealistic или PRMan) finalRender, 3Delight, Gelato Turtle Maxwell Render, Fryrendet Idigo Render, Brazil R/S. http://profbeckman.narod.ru/ Blender - пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки видео, а также создания интерактивных игр. Особенностями пакета являются малый размер, высокая скорость рендеринга, наличие версий для множества операционных систем - FreeBSD, GNU/Linux, Mac OC X, SGI Irix 6.5, Sun Solaris 2.8 (SPARC), Microsoft Windows, SkyOS, MorphOS и Pocket PC. Пакет имеет такие функции, как динамика твёрдых тел, жидкостей и мягких тел, систему горячих клавиш, большое количество легко доступных расширений, написанных на языке Puthon. Характерной особенностью пакета Blender является его небольшой размер. Установленный пакет занимает около 10 МБ. В базовую поставку не входят развёрнутая документация и большое количество демонстрационных сцен. Функции пакета: поддержка разнообразных геометрических примитивов, включая полигональные модели, систему быстрого моделирования в режиме subdivision surface (SubSurf), кривые Безье, поверхности NURBS, metaballs (метасферы), скульптурное моделирование и векторные шрифты; универсальные встроенные механизмы рендеринга и интеграция с внешним рендерером YafRay; инструменты анимации, среди которых инверсная кинематика, скелетная анимация и сеточная деформация, анимация по ключевым кадрам, нелинейная анимация, редактирование весовых коэффициентов вершин, ограничители, динамика мягких тел (включая определение коллизий объектов при взаимодействии), динамика твёрдых тел на основе физического движка Bullet, система волос на основе частиц и система частиц с поддержкой коллизий; Python используется как средство создания инструментов и прототипов, системы логики в играх, как средство импорта/экспорта файлов (например COLLADA), автоматизации задач; базовые функции нелинейного редактирования и комбинирования видео; Game Blender - подпроект Blender, предоставляющий интерактивные функции, такие как определение коллизий, движок динамики и программируемая логика. Также он позволяет создавать отдельные real-time приложения начиная от архитектурной визуализации до видео игр. Blender 2.40 вобрал в себя большое количество новых возможностей: обновленную систему анимации; стек модификаторов меша; улучшения в системе под общим названием «Интерфейс Пользователя»; новую систему частиц (включая волосы); динамика жидкостей, и улучшены инструменты Булевского моделирования (Boolean Modelling). Blender 2.41 был расширен большим количеством новых возможностей. В особенности в части Игрового Движка (Game Engine): Были добавлены GLSL пиксельные и вершинные шейдеры для Игрового Движка (Game Engine), Subsurf UV Unwrapping, and a sculpting tool. Blender 2.42 (2006) вобрал в себя большое количество новых возможностей. Такое количество изменений было сделано благодаря процессу разработки фильма Elephants Dream Fully recoded Render Pipeline, новый 3D режим предпросмотра рендеринга Improved material shading preview; Preview Icons; Fully threaded tile based rendering; улучшенный панорамный рендеринг; рендеринг слоёв и многопроходной рендеринг; изменения в отображении процесса рендеринга; исправлены утечки памяти; новые инструменты для анимации персонажей. Улучшена логика игрового движка. Первым крупным профессиональным проектом, в ходе которого был использован Blender является Человек-паук 2. Blender использовался для создания аниматики и пре-визуализации всей истории для storyboard department. Friday or another day первый 35 мм фильм, в котором все спецэффекты были созданы на рабочих станциях GNU/Linux. Спецэффекты выполнены Digital Graphics, Бельгия. В 2005 несколько самых выдающихся Blender-художников и разработчиков приступили к работе над коротким фильмом, используя исключительно free software, в рамках проекта, известного как Orange Movie Project. Результатом их работы стал фильм Elephants Dream, премьера которого состоялась 24.03.06. 4. ФРАКТАЛЬНЫЕ РЕДАКТОРЫ 4.1 Art Dabbler Этот редактор (созданный фирмой Fractal Design, а теперь принадлежащий Corel) фактически представляет собой усеченный вариант программы Painter. Это отличная программа для обучения не только компьютерной графике, но и азам рисования. Малый объем требуемой памяти (для его установки необходимо всего 10 Мбайт), а также простой интерфейс, доступный даже ребенку, позволяют использовать его в школьной программе. Как и растровый редактор MS Paint, фрактальный редактор Art Dabbler особенно эффективен на начальном этапе освоения компьютерной графики. Главное внимание разработчиками пакета Art Dabbler было уделено двум факторам: созданию упрощенного интерфейса, основным элементом которого являются коробки инструментальных наборов (называемых здесь выдвижными ящиками); возможности использования пакета в качестве обучающей http://profbeckman.narod.ru/ программы. Для реализации этой цели в комплект поставки пакета наряду с самой программой включен самоучитель «Учись рисовать» и обучающий фильм на компакт-диске. Предлагаемые в них уроки рисования позволяют шаг за шагом наблюдать за процессом создания опытными художниками цветных изображений средствами пакета Art Dabbler. Строка меню включает в себя шесть пунктов: стандартные для большинства программ - File, Edit и Help, а также Effects, Options и Tutors, которые присутствуют в большинстве графических программ и не нуждаются в дополнительных комментариях. Art Dabbler предоставляет комплект эффектов (меню Effects), которые могут быть использованы для изменения или искажения изображений. Например, эффект Texturize создает текстуры бумаги, холста и т.п., расширяя творческие возможности художника. Следует отметить, что в Art Dabbler выдвижными ящиками называются все инструментальные средства точно так же, как, например, в Photoshop аналогичные средства называются палитрами, а в CorelDRAW - докерами. В них хранятся кисти, карандаши, резинка и другие инструменты, для активизации которых достаточно нажать соответствующую им пиктограмму. На передних стенках ящиков отображается небольшое количество кнопок и ручка, нажав которую пользователь получает доступ ко всему набору осуществляемых через него операций благодаря открывающимся дополнительным кнопкам. 4.2 Программа Ultra Fractal Ultra Fractal - лучшее решение для создания уникальных фрактальных изображений профессионального качества. Пакет отличается дружественным интерфейсом, многие элементы которого напоминают интерфейс Photoshop, и сопровождается подробной иллюстрированной документацией с серией туториалов, в которых поэтапно рассматриваются все аспекты работы с программой. Ultra Fractal представлен двумя редакциями: Standard Edition и расширенной Animation Edition, возможности которой позволяют не только генерировать фрактальные изображения, но и создавать анимацию на их основе. Созданные изображения можно визуализировать в высоком разрешении, пригодном для полиграфии, и сохранить в собственном формате программы или в одном из популярных фрактальных форматов. Визуализированные изображения также могут быть экспортированы в один из растровых графических форматов (jpg, bmp, png и psd), а готовые фрактальные анимации - в AVI-формат. Принцип создания фрактальных изображений достаточно традиционен, самое простое - воспользоваться одной из прилагаемых в поставке формул (сориентироваться относительно возможного вида генерируемого по выбранной формуле изображения поможет встроенный браузер), а затем подредактировать параметры формулы желаемым образом. А если эксперимент оказался неудачен, то последние действия легко отменить. Готовых фрактальных формул очень много, и число их может быть расширено путем скачивания новых формул с сайта программы. Подготовленные пользователи могут попытать счастья и в создании собственной формулы, для чего в пакете имеется встроенный текстовый редактор с поддержкой базовых шаблонов, основанных на стандартных конструкциях языка программирования фрактальных формул. Однако не стоит думать, что таинство фрактального изображения кроется лишь в удачной формуле. Не менее важны и иные аспекты. Например, цветовая настройка, предполагающая выбор варианта окраски и точную настройку ее параметров. Настройка цвета реализована на уровне солидных графических пакетов, например градиенты можно создавать и настраивать самостоятельно, корректируя множество параметров, включая полупрозрачность, и сохранять их в библиотеке для дальнейшего использования. Применение слоев с возможностью изменения режимов их смешивания и корректировкой полупрозрачности позволяет генерировать многослойные фракталы и за счет наложения фрактальных изображений друг на друга добиваться уникальных эффектов. Использование масок непрозрачности обеспечивает маскирование определенных областей изображения. Фильтры трансформации позволяют выполнять в отношении выделенных фрагментов изображения разнообразные преобразования: масштабировать, зеркально отражать, обрезать по шаблону, искажать посредством завихрения или ряби, размножать по принципу калейдоскопа и т.д. 4.3 Программа Fractal Explorer Fractal Explorer - программа для создания изображений фракталов и трехмерных аттракторов с достаточно впечатляющими возможностями. Имеет интуитивно понятный классический интерфейс, который может быть настроен в соответствии с пользовательскими предпочтениями, и поддерживает стандартные форматы фрактальных изображений (*.frp; *.frs; *.fri; *.fro; *.fr3, *.fr4 и др.). Готовые фрактальные изображения http://profbeckman.narod.ru/ сохраняются в формате *.frs и могут быть экспортированы в один из растровых графических форматов (jpg, bmp, png и gif), а фрактальные анимации сохраняются как AVI-файлы. Генерация фракталов возможна двумя способами - на основе базовых фрактальных изображений, построенных по входящим в поставку формулам, или с нуля. Первый вариант позволяет получить интересные результаты сравнительно просто, ведь выбрать подходящую формулу несложно, тем более что удобный файловый браузер позволит оценить качество фрактала из базы еще до создания на его основе фрактального изображения. У полученного таким путем фрактального изображения можно сменить цветовую палитру, добавить к нему фоновое изображение и определить режим смешивания фрактального и фонового слоев, а также степень прозрачности фрактального слоя. Затем можно будет подвергнуть фрактальное изображение трансформации, при необходимости масштабировать, определить размеры изображения и провести рендеринг. Создание изображения с нуля гораздо сложнее и предполагает выбор одного из двух способов. Можно выбрать тип фрактала почти из 150 вариантов. А затем уже перейти к изменению разнообразных параметров: настройке палитры, фона и пр. А можно попробовать создать свою пользовательскую формулу, воспользовавшись встроенным компилятором. Перед рендерингом готового изображения может потребоваться проведение автоматической коррекции цветового баланса и/или ручной коррекции яркости, контрастности и насыщенности. Рис. . Трёхмерная фрактальная графика. 4.4 Программа ChaosPro ChaosPro - один из лучших бесплатных генераторов фрактальных изображений, с помощью которого нетрудно создать бесконечное множество удивительных по красоте фрактальных изображений. Программа имеет очень простой и удобный интерфейс и наряду с возможностью автоматического построения фракталов позволяет полностью управлять данным процессом за счет изменения большого количества настроек (число итераций, цветовая палитра, степень размытия, особенности проецирования, размер изображения и др.). Кроме того, создаваемые изображения могут быть многослойными (режимом смешивания слоев можно управлять) и к ним можно применить целую серию фильтров. Все накладываемые на строящиеся фракталы изменения тут же отражаются в окне просмотра. Созданные фракталы могут быть сохранены в собственном формате программы, либо в одном из основных фрактальных типов благодаря наличию встроенного компилятора. Или экспортированы в растровые изображения или 3D-объекты (если предварительно было получено трехмерное представление фрактала). Возможности программы: точная цветовая настройка, обеспечивающая плавные градиентные переходы цветов друг в друга; одновременное построение нескольких фракталов в разных окнах; возможность создания анимации на основе фрактальных изображений с определением ключевых анимационных фаз, которые могут отличаться по любому изменяемому параметру: углам поворота и вращения, цветовым параметрам и пр.; создание трёхмерных представлений фракталов на основе обычных двумерных изображений; поддержка многих стандартных форматов фрактальных изображений, изображения в которых могут быть импортированы и отредактированы в среде ChaosPro. 4.5 Программа Apophysis Apophysis - интересный инструмент для генерации фракталов на основе базовых фрактальных формул. Созданные по готовым формулам фракталы можно редактировать и неузнаваемо изменять, регулируя разнообразные параметры. Так, например, в редакторе их можно трансформировать, либо изменив лежащие в основе фракталов треугольники, либо применив понравившийся метод преобразования: волнообразное http://profbeckman.narod.ru/ искажение, перспективу, размытие по Гауссу и др. Затем стоит поэкспериментировать с цветами, выбрав один из базовых вариантов градиентной заливки. Список встроенных заливок достаточно внушителен, и при необходимости можно автоматически подобрать наиболее подходящую заливку к имеющемуся растровому изображению, что актуально, например, при создании фрактального фона в том же стиле, что и иные изображения некоего проекта. При необходимости несложно подрегулировать гамму и яркость, изменить фон, масштабировать фрактальный объект и уточнить его расположение на фоне. Можно также подвергнуть результат разнообразным мутациям в нужном стиле. По окончании следует задать размеры конечного фрактального изображения и записать его визуализированный вариант в виде графического файла (jpg, bmp, png). 4.6 Программа Mystica Mystica - универсальный генератор уникальных фантастических двумерных и трехмерных изображений и текстур, которые в дальнейшем можно использовать в разных проектах, например в качестве реальных текстур для Web-страниц, фонов Рабочего стола или фантастических фоновых изображений, которые могут быть задействованы, например, при оформлении детских книг. Пакет отличается нестандартным и достаточно сложным интерфейсом и может работать в двух режимах: Sample (ориентирован на новичков и содержит минимум настроек) и Expert (предназначен для профессионалов). Создаваемые изображения могут иметь любой размер и затем экспортироваться в популярные графические 2D-форматы. Прямо из окна программы их можно отправить по электронной почте, опубликовать в Html-галерее или создать на их основе видеоролик в форматах divx, mpeg4 и др. Встроенный трехмерный движок программы может быть использован при создании трехмерных сцен для компьютерных игр, например фантастических фонов и ландшафтов. Генерация изображений осуществляется на основе заложенных в пакете фрактальных формул, а система подготовки изображения многоуровневая и включает очень подробную настройку цветов, возможность простейших трансформаций генерируемых элементов и массу прочих преобразований. В их числе применение фильтров, изменение освещения, корректировка цветовой гаммы, яркости и контрастности, изменение использованного при генерации материала, добавление к изображению "хаотических" структур и пр. Фрактальные изображения применяются в самых разных сферах, начиная от создания обычных текстур и фоновых изображений и кончая фантастическими ландшафтами для компьютерных игр или книжных иллюстраций. Создаются фрактальные изображения путем математических расчетов. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула - это означает, что никаких объектов в памяти компьютера не хранится, и изображение строится исключительно на основе уравнений. Таинство фрактального изображения не кроется лишь в одной удачной формуле. Не менее важны и иные аспекты. Например, цветовая настройка, фильтры трансформации и др. http://profbeckman.narod.ru/ |