Компьютерная графика (машинная, цифровая графика) – область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента для создания изображений, а также для обработки визуальной информации, полученной из реального мира (фото, видео).
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Просмотр содержимого документа
«Онлайн визуализация объемных объектов»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»
Факультет физико-математический
Кафедра информатики и вычислительной техники
РЕФЕРАТ
ОНЛАЙН ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ
Автор работы ___________________________________________ В. В. Тюрина
Направления подготовки 44.03.05 Педагогическое образование
Профиль Математика. Информатика
Руководитель работы
канд. физико-матем. наук, доцент _____________________ Т. В.Кормилицына
Саранск 2021
Введение
Компьютерная графика (машинная, цифровая графика) – область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента для создания изображений, а также для обработки визуальной информации, полученной из реального мира (фото, видео). Также компьютерной графикой называют и результат этой деятельности. Первые вычислительные машины не имели специальных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать узоры.
С развитием компьютерных технологий развивалось и направление компьютерная графика.
В 1968 г. существенного прогресса компьютерная графика достигла с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке.
1. 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 многих 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
– Обработка и редактирование изображений
– Вывод полученного изображения на устройство вывода
2. 3D-анимация
3D-анимация представляет собой результат размещения и манипулирования персонажами и объектами в трехмерном пространстве и создания иллюзии движения. Объекты создают на основе 3D-моделей, ассимилированных в цифровой среде с помощью инструментов для 3D-моделирования. Другой способ заключается в том, что реальные объекты сканируют и переносят в компьютер в качестве основы для анимированных 3D-объектов.
К чему стремятся 3D-аниматоры – это максимально реалистичное движение объектов и персонажей. Можно создать идеального мультяшного персонажа, но если его движения будут неестественными, не плавными или как у робота, вся работа пойдет насмарку. Поэтому аниматоры тратят немало времени на изучение основных принципов движения, чтобы сделать правдоподобную анимацию.
3. Технология создания реалистичных 3D-изображений
В отличие от двумерной анимации, где многое может быть нарисовано от руки, в трехмерной объекты слишком гладкие, их форма слишком правильная и движутся они по слишком "геометрическим" траекториям. 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. Вводится инверсная кинематика и другие техники оживления, возникают новые методы совмещения видеозаписи и анимационных эффектов, что позволяет сделать сцены и движения более реалистичными. Кроме того, технология открытых систем позволяет работать сразу с несколькими пакетами. Можно создать модель в одном пакете, разрисовать ее в другом, оживить в третьем, дополнить видеозаписью в четвертом. И, наконец, функции многих профессиональных пакетов можно сегодня расширить с помощью дополнительных приложений, написанных специально для базового пакета.
4. Программы для создания трехмерных графических объектов
4.1 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.
4.2 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).
4.3 LightWave 3D, SoftImage 3D и Media Studio на SGI
На компьютерах Silicon Graphics есть несколько крупных программ 3D-анимации. Относительно «старый» пакет LightWave 3D, созданный фирмой NewTek работает как в среде Windows, так и на SGI, имеет дружественный интерфейс, сильные средства моделирования, анимации и визуализации, хорошую библиотеку объектов и текстур, а также позволяет создавать VRML-файлы, что позволяет работать с ним в сети.
Среди других сильных программ трехмерной анимации на SGI необходимо отметить пакет Media Studio той же фирмы AliasWavefront, соединивший в себе несколько современных программ моделирования, анимации, создания спецэффектов и визуализации фирмы Wavefront. Один из конкурентов пакетов PowerAnimator и Media Studio - программа Softimage 3D фирм Softimage и Microsoft работает на платформах SGI и WindowsNT. Softimage 3D поддерживает моделирование на базе полигонов и сплайнов, создание спецэффектов, работу с частицами и технологию переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей
4.4 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.
4.5 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.
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.
