Проєкт "Дослідження комп'ютерної графіки і анімації"

Навчальний дослідницький проєкт з інформатики присв'ячений дослідженню видів і методів комп'ютерної графіки та анімації у 10 класі, представляє собою довідку з використання певних комп'ютерних програм для створення мультиплікаційних фільмів та анімаційного зображення, огляд функцій програм та визначення певних особливостей при використанні.

Докладніше про роботу:

Ученицею 10 класу в науково-дослідницькій роботі з інформатики виконується дослідження видів і методів комп'ютерної графіки та анімації, розгляд їх за типом обробки зображення та використанням певних програмних алгоритмів. Авторка визначає загальні методи реалізації комп'ютерної анімації за допомогою програми на звичайному персональному комп'ютері.

Проведена дослідницька робота в рамках проєкту з дослідження комп'ютерної графіки та анімації містить інформацію про системи для роботи з відео і компонування, приклади програм для наукової візуалізації, де учень, в залежності від необхідних функцій та особливостей, може підібрати для себе необхідну програму.

Зміст

Вступ
Основна частина
1. Анімація по ключовим кадрам.
2. Запис руху
3. Процедурна анімація.
4. Програмована анімація.
5. Програми для створення анімації.
6. Системи для роботи з відео і компонування.
7. Програми для наукової візуалізації.
Висновок

Комп'ютерна графіка — це розділ інформатики, який вивчає методи цифрового синтезу і обробки зорового контенту, а також є видом сучасного мистецтва, яке також називають цифровим, яке входить до загального медіа-арту - зображення, які створюються, перетворюються, оцифровуються, обробляються і виводяться засобами обчислювальної техніки, в тому числі апаратними і програмними засобами.

Комп'ютерна анімація — вид анімації, створюваний за допомогою комп'ютера. На сьогодні отримала широке застосування як в області розваг, так і у виробничій, науковій та діловій сферах. Будучи похідною від комп'ютерної графіки, анімація успадковує ті ж способи створення зображень.

Раніше анімацію створювали вручну - олівцем і тушшю на кальці. Потім стали застосовувати комп'ютери. На початку, використовували великі комп'ютери, вони називалися мейнфрейми. Потім творці мультфільмів перейшли на потужні графічні станції. А в наш час для того, щоб створити простий анімаційний фільм, достатньо потужності звичайного персонального комп'ютера.

Об'єктом дослідження є створення комп'ютерної анімації.

Мета дослідження: вивчення способів створення комп'ютерної анімації та програми для їх реалізації.

Гіпотеза: я вважаю, що існує безліч способів створення комп'ютерної анімації і програм для їх реалізації.

Завдання проєкту:

1. провести огляд і аналіз комп'ютерних програм призначених для створення анімації;
2. визначити область застосування;
3. провести практичну роботу з використанням розглянутих програм;
4. визначити способи зберігання.

Методи дослідження:

• аналіз інформаційних джерел;
• тестування програм при створенні анімації;
• розгляд алгоритмів створення анімації.

Історія комп'ютерної графіки

Перші обчислювальні машини не мали окремих засобів для роботи з графікою, але використовувалися для отримання і обробки зображень.

У 1961 році програміст С. Рассел очолив проєкт зі створення першої комп'ютерної гри з графікою. Створення гри («Spacewar!») тривало приблизно 200 людино-годин. Гра була створена на машині PDP-1.

У 1963 році американський вчений Айвен Сазерленд створив програмно-апаратний комплекс Sketchpad, який дозволяв малювати крапки, лінії і кола на трубці цифровим пером. Підтримувалися базові дії з примітивами: переміщення, копіювання та ін. По суті, це був перший векторний редактор, реалізований на комп'ютері.

У середині 1960-х рр. з'явилися розробки в промислових додатках комп'ютерної графіки. Так, під керівництвом Т. Мофетта і Н. Тейлора фірма Itek розробила цифрову електронну креслярську машину. У 1964 році General Motors представила систему автоматизованого проєктування DAC-1, розроблену спільно з IBM.

У 1964 році групою під керівництвом Н. Н. Константинова була створена комп'ютерна математична модель руху кішки. Машина БЕСМ-4, виконуючи написану програму рішення диференційних рівнянь, малювала мультфільм «Кішечка», який для свого часу був проривом. Для візуалізації використовувався алфавітно-цифровий принтер.

У 1968 році суттєвий прогрес комп'ютерна графіка зазнала з появою можливості запам'ятовувати зображення і виводити їх на комп'ютерному дисплеї, електронно-променевій трубці.

Історія комп'ютерної анімації

Першим кроком у технології візуальних ефектів була придумана в 1961 році Айвеном Сазерлендом система Sketchpad, яка започаткувала еру комп'ютерної графіки. У цій системі за допомогою світлового пера користувачі могли створювати малюнки безпосередньо на екрані монітора.

1967 року Сазерленд разом з Девідом Евансом розпочали роботу зі створення навчального курсу комп'ютерної графіки. В університеті штату Юта (США), де були започатковані такі дослідження, в цей час працювали: Джим Кларк - засновник компанії Silicon Graphics Inc., Ед Кетмелл — один з піонерів у галузі створення фільмів за допомогою комп'ютера, Джон Варнок — засновник компанії Adobe Systems і розробник таких відомих продуктів, як Photoshop і PostScript. Спочатку об'ємне зображення об'єктів формували на основі набору геометричних фігур (найчастіше трикутників), при цьому геометричні фігури мали однотонну заливку, а об'єкти переднього плану закривали ті, що розміщені на задньому плані.

У 1971 році Анрі Гуро запропонував зафарбовувати трикутники з лінійною зміною інтенсивностей між їх вершинами. Це дозволило отримати більш плавну зміну інтенсивностей вздовж поверхні об'єктів.

1974 року Едвін Кетмелл запропонував концепцію Z-буфера, що прискорило процес вилучення прихованих граней. Іншим винаходом Кетмула є накладання текстури на поверхню тривимірних об'єктів, що забезпечує реалістичність цих об'єктів. Ву Тонг Фонг запропонував інтерполювати відтінки всієї поверхні полігону, що забезпечує кращу згладжуваність, хоча і вимагає значно більших обчислень.

Джеймс Блінн у 1976 році скомбінував розфарбовування за Фонгом і накладання текстури на поверхню об'єктів. 1980 року Тернер Уіттед запропонував нову техніку візуалізації (трасування), яка полягає у відслідковуванні шляхів проходження світлових променів від джерела світла до об'єктива камери з врахуванням їх відбиття від об'єктів сцени.

1986 року фірма AT&T випустила перший пакет для роботи з анімацією на персональних комп'ютерах (TOPAS), який працював на комп'ютерах з процесором Intel 80286 і операційною системою DOS.

1990 року фірма Autodesk розпочала продаж продукту 3D Studio. 1997 року компанія Macromedia придбала у компанії FutureWare невелику графічну програму для Web, з якої була започаткована свого часу широко відома програма комп'ютерної анімації Macromedia Flash. 1998 року розпочався випуск програми Maya.