Компьютерная анимация. реферат цит. Реферат по дисциплине Цифровые информационные технологии

• Название: Реферат по дисциплине Цифровые информационные технологии
• Анкор: Компьютерная анимация
• Дата: 19.12.2021
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: реферат цит.doc
• Тип: Реферат; #309973

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

(ФГБОУ ВО КНИТУ)
Институт управления, автоматизации и информационных технологий

Кафедра системотехники
Реферат

по дисциплине «Цифровые информационные технологии»

на тему

«Компьютерная анимация»

Выполнил

Студент 2 курса очного отделения

Плотникова Виктория Дмитриевна

гр. № 8101-11

Проверил

Ассистент кафедры СТ

Мицай Д.А.
Казань, 2021г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

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

Мы настолько привыкли видеть фильмы, рекламные ролики, видеоклипы, игры, в которых присутствует компьютерная анимация, созданная при помощи определенных программ, как быстро эта молодая отрасль мультипликации и рекламы завоевала мир. И многие думают, что компьютерная анимация – это в первую очередь игры с виртуальной реальностью и рекламные ролики. Меж тем, компьютерная графика и компьютерная анимация – это наука. Компьютерная анимация может быть двухмерной и трехмерной, существует и компьютерная перекладка. Поначалу художники-аниматоры воспринимали компьютер просто как помощника, который избавит их от самой трудной и скучной работы, но со временем выяснилось, что его возможности куда богаче: он позволяет имитировать любую технику, любые материалы, любой стиль. Многие считают, что будущее – за компьютерными технологиями, и все же то, каким получится фильм, зависит только от сидящего за компьютером человека.

1. КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА И ЕЕ ВИДЫ

Компьютерная графика – область деятельности, в которой компьютеры наряду со специальным программным обеспечением используются в качестве инструмента как для создания (синтеза) и редактирования изображений, так и для оцифровки визуальной информации, полученной из реального мира, с целью дальнейшей её обработки и хранения.

1.1 Двухмерная графика

Двухмерная (2D-графика) компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и вытекающими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя выделяют ещё и фрактальный тип представления изображений.



Рисунок 1.1 – Двухмерная графика

1.2 Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов (простых фигур). К ним относятся точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится в качестве набора некоторых координат, векторов и других чисел, которые характеризуют набор примитивов.



Рисунок 1.2 – Векторная графика

1.3 Растровая графика

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю соответствует значение – яркости, цвета, прозрачности – или комбинация этих значений. Растровая графика имеет некоторое число строк и столбцов. В растровом виде можно представить любое изображение, но в нем есть свои недостатки: большой объём памяти, необходимый для работы с изображениями, а также потери при редактировании.



Рисунок 1.3 – Растровая графика

1.4 Фрактальная графика

Фрактальная графика. Такая графика отличается от векторной тем, что в памяти не хранятся объекты. Изображение строится по уравнению, или системе уравнений, поэтому ничего кроме формулы хранить не надо. Изменяя коэффициенты можно получить совершенно другую картину. Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы (снежинка, ветка папоротника. роса).

Применение: способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций, поверхности местности.

Фрактал – объект, у которого отдельные элементы наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями. Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.



Рисунок 1.4 – Фрактальная графика

1.5 Трёхмерная графика

Трёхмерная графика (3D-графика) оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

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

Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц:
1) матрица поворота
2) матрица сдвига
3) матрица масштабирования

Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим, соответсвенно, новый вектор. Значит, сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного. 



Рисунок 1.5 – Трёхмерная графика

2. 
   КОМПЬЮТЕРНАЯ АНИМАЦИЯ И ЕЕ ВИДЫ
   

Компьютерная анимация – вид анимации, создаваемый при помощи компьютера. Имеет широкое применение как в области развлечений, производственной, научной и деловой сферах.

По принципу анимирования можно выделить несколько видов компьютерной анимации.

1) Анимация по ключевым кадрам
Расстановка ключевых кадров производится аниматором. Промежуточные же кадры генерирует специальная программа. Этот способ наиболее близок к традиционной рисованной анимации, только роль фазовщика берет на себя компьютер, а не человек. Фиксируем каждый момент движущегося тела (см. Рис 2.1).



Рисунок 2.1 – Анимация по ключевым кадрам

2. 
   Запись движения
   

Данные анимации записываются специальным оборудованием с реально двигающихся объектов и переносятся на их имитацию в компьютере. Распространённый пример такой техники – Motion capture (захват движений). Актеры в специальных костюмах с датчиками совершают движения, которые записываются камерами и анализируется специальным программным обеспечением. Итоговые данные о перемещении суставов и конечностей актеров применяют к трёхмерным скелетам виртуальных персонажей, чем добиваются высокого уровня достоверности их движения. Такой же метод используют для переноса мимики живого актера на его трёхмерный аналог в компьютере. Данный вид анимации можно заметить во многих современных фильмах: «Аватар», «Человек паук» и другие.



Рисунок 2.2 – Запись движения

2. 
   Процедурная анимация
   

Процедурная анимация полностью или частично рассчитывается компьютером. Сюда можно включить следующие её виды:
1. Симуляция физического взаимодействия твёрдых тел.
2. Имитация движения систем чжд (частиц, жидкостей и газов).
3. Фальсификация взаимодействия мягких тел (ткани, волос).
4. Расчёт движения иерархической структуры связей (скелета персонажа) под внешним воздействием (Ragdoll).
5. Моделирование самостоятельного движения персонажей. Примером такой системы является программа Euphoria.



Рисунок 2.3 – Процедурная анимация

　　4) Программируемая анимация

Широкое применение в сети получили 2 языка, с помощью которых программируются движения анимируемых объектов:
1. Java-Script – браузерный язык.
2. Action-Script – язык работы с приложениями Flash.
Плюс программируемой анимации: в уменьшении размера исходного файла. Минус : нагрузка на процессор клиента.



Рисунок 2.4 – Программируемая анимация

2. 
   КОНСТРУКТОРЫ АНИМАЦИЙ
   

Для создания анимированных изображений существует множество платных и бесплатных программ.
1. Adobe Photoshop – платная
2. GIMP (чаще используется на Linux) – бесплатная
3. Adobe Flash Professional – платная
4. CoffeeCup – условно бесплатная
5. Blender (чаще используется на Linux) – бесплатная.

2. 
   СОЗДАНИЕ АНИМАЦИИ С ПОМОЩЬЮ ЦИФРОВОГО ФОТОАППАРАТА
   

Цифровой фотоаппарат – фотоаппарат, в котором для получения изобра-жения используется массив полупроводниковых элементов, которые называются матрица.  Изображение фокусируется с помощью системы линз объектива. Полученное изображение, в электронном виде сохраняется в виде файлов в памяти фотоаппарата или дополнительном носителе, вставляемом в фотоаппарат.

Сегодня программное обеспечение, позволяющее задействовать цифровой фотоаппарат для съёмки анимации, применяется также часто, как и ставшие привычными 3D- или 2D-пакеты. Любая такая программа обеспечивает управление цифровым фотоаппаратом через компьютер и работу с полученными кадрами.



Рисунок 2.5 – Цифровой фотоаппарат

2. 
   ХРАНЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
   

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

Программное обеспечение для создания компьютерной анимации:
1) Adobe Photoshop – это платная программа. Основное назначение программы Adobe Photoshop – создание фото реалистических изображений, работа с цветными сканированными изображениями, ретуширование, цветокоррекция, коллажирование, трансформации, цветоделение, создание анимированного покадрового изображения и другое.
2) GIMP – свободный графический редактор, который поддерживает больше тридцати форматов изображений, умеет работать со слоями, масками, фильтрами и режимами смешивания. Данный графический редактор позволяет создать анимационную графику в арсенале программы есть огромный спектр инструментов для цветокоррекции и обработки любых фотографий и изображений.
3) Adobe Flash – мультимедийная платформа компании Adobe для создания веб-приложений или мультимедийных презентаций. Широко используется для создания рекламных баннеров, анимации, игр, а также воспроизведения на веб-страницах видео- и аудиозаписей. Adobe Flash Professional — является платной программой.
4) Blender – свободный пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, обработки видео, а также создания интерактивных игр. Blender чаще используется на Linux.



Рисунок 3.1 – Программы для анимации

Компьютерная анимация (последовательный показ слайд-шоу из заранее подготовленных графических файлов, а также компьютерная имитация движения с помощью изменения и перерисовки формы объектов или показа последовательных изображений с фазами движения, подготовленных заранее или порождаемых во время анимации) может применяться в компьютерных играх, мультимедийных приложениях (например, энциклопедиях), а также для «оживления» отдельных элементов оформления, например, веб-страниц и рекламы (анимированные баннеры). На веб-страницах анимация может формироваться средствами стилей (CSS) и скриптов (JavaScript) или модулями, созданными с помощью технологии Flash или её аналогов (флеш-анимация). С середины 1980-х годов компьютерная анимация используется для создания спецэффектов в кинематографе. Первым фильмом, содержащим ключевые сцены, основанные на изображении, синтезированном компьютером, стал «Терминатор 2: Судный день».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

Компьютерная анимация может применяться в компьютерных играх, мультимедийных приложениях (например, в энциклопедиях, в электронных библиотеках), а также для оживления отдельных элементов оформления, например, веб-страниц, баннеров и рекламы. На веб-страницах анимация может формироваться модулями, созданными с помощью технологии Flash или её аналогов (флеш-анимация).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Колмыкова, Е. А. Информатика: учебной пособие для студ. сред. проф. образования / Е. А. Колмыкова. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 416 с. (4 – 7, 11)
   2. Кричалов, А. А. Компьютерный дизайн. Учебное пособие / А. А. кричалов. – Мн.: СТУ МГМУ, 2008 г. – 154 с. (8 – 10)
   3. Материал из Википедии – свободной энциклопедии – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ (Дата обращения 07.12.2021) – Текст: электронный (3, 12 – 14)