В настоящее время существуют различные технологии создания анимации:

1. Классическая (традиционная) анимация представляет собой поочередную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно. Это - очень трудоемкий процесс, так как аниматорам приходится отдельно создавать каждый кадр.

2. Стоп-кадровая (кукольная) анимация. Размещенные в пространстве объекты фиксируются кадром, после чего их положение изменяется и вновь фиксируется.

3. Спрайтовая анимация реализуется при помощи языка программирования.

4. Морфинг - преобразование одного объекта в другой за счет генерации заданного количества промежуточных кадров.

5. Цветовая анимация - при ней изменяется лишь цвет, а не положение объекта.

6. 3D-анимация создается при помощи специальных программ (например, 3D MAX). Картинки получаются путем визуализации сцены, а каждая сцена представляет собой набор объектов, источников света, текстур.

7. Захват движения (Motion Capture) - первое направление анимации, которое дает возможность передавать естественные, реалистичные движения в реальном времени. Датчики прикрепляются на живого актера в тех местах, которые будут приведены в соответствие с контрольными точками компьютерной модели для ввода и оцифровки движения. Координаты актера и его ориентация в пространстве передаются графической станции, и анимационные модели оживают.

Принципы анимации

При создании анимационных фильмов используются некоторые общие принципы. Большинство из них сформулировано для анимации Диснея и первоначально относилось к мультфильмам, выполненным в технике традиционной анимации, но практически все они применимы и при других технологиях.

Сжатие и растяжение

Если передвинуть твердый реальный объект, к примеру, стул, то он останется жестким и в движении. Форма же живых существ всегда по-особому деформируется. Например, если Вы сгибаете руку, Ваш бицепс вздувается. Когда Вы выпрямляете руку, мышцы вытягиваются и выпрямляются. Согнутое положение показывают сплющенным объемом, а выпрямленное - вытянутым. Важное правило: считать объем объектов постоянным при сжатии, растяжении и в покое. Если этим пренебречь, то объекты будут выглядеть уменьшенными при сжатии и увеличенными при растяжении.

Классический пример - прыгающий мяч, когда он сплющивается при касании земли и вытягивается до и после касания. Растяжение, хотя и нереалистичное, заставляет мяч двигаться быстрее прямо перед касанием земли и сразу после.

Когда объекты сжимаются и растягиваются, это говорит нам, что они сделаны из пластичного материала, если нет, то из жесткого. Объекты, частично пластичные или частично жесткие должны деформироваться только в пластичных местах. Объекты на шарнирах могут двигаться без деформации, как, к примеру, Люксо Младший (Luxo, jr.).

Деформации особенно важны в лицевой мимике: они показывают пластичность кожи и мускулов, как и взаимосвязи различных частей лица. В самой ранней анимации персонажи двигали только губами, что выглядело нереалистично. Позднее инновации позволили изменяться всему лицу вслед за ртом, что уже выглядит более правдоподобно. Для эффекта это можно еще и преувеличить. Широкая улыбка или насупленное выражение лица привлекательнее, чем только изменение одного рта.

Деформации можно использовать и при быстром движении объектов. Если движение медленное, объект перекрывает сам себя в кадрах, и движение визуально сглаживается. Но если движение очень быстрое, то захлеста объектов нет и глаз различает отдельные картинки - объект начнет стробироваться, мелькать. Решение - растянуть объект, чтобы сохранить захлест и плавность движения.

Рис. 6.4. Иллюстрация принципа сжатия и растяжения в анимации

Пример: мяч справа был растянут, что выглядит более естественным.

Сжатие и растяжение может быть выполнено различными масштабированиями в 3D-системе координат ключевых поз. Следите за неизменностью объема. Так, растяжение по одной из осей (X), должно привести к сжатию в других направлениях (Z,Y). Растяжение должно быть выполнено также вдоль направления движения - может потребоваться и трансформация вращения.

Расчет времени и движения (тайминг)

Расчет скорости выполнения действия, или тайминг, имеет большое значение для движения, причем и физическое, и эмоциональное. Аниматору приходится уделять много внимания балансировке упреждения движения, самому движению и реакции на это движение. Если движение занимает слишком много времени, то зритель может потерять к нему интерес, а если слишком мало, то зритель может не разглядеть его или не понять.

Тайминг может передать ощущение массы объекта. Тяжелые объекты требуют большей силы и более длительного времени на ускорение и замедление. Например, мяч для боулинга персонаж поднимает медленнее, чем баскетбольный мяч. Подобным образом тайминг говорит и о размере объектов. Большие объекты двигаются медленнее, чем маленькие, имеют большую инерцию. Такой эффект делают не изменением поз, а варьированием промежутков (числа кадров) между позами.

Движение может давать иллюзию веса предметов. Рассмотрим, например, мяч, ударяющийся о коробку.

Если мяч отскакивает от коробки, а коробка неподвижна, у нас складывается иллюзия, будто коробка намного тяжелее мяча.

Если же мяч сдвигает коробку и двигается дальше, то коробка воспринимается как значительно более легкая, чем мяч.

Тайминг может иметь и эмоциональное значение. Рассмотрим сцену с головой, наклоненной сначала в сторону правого, потом в сторону левого плеча.

Изменяя число промежуточных кадров, можно изменить значение происходящего:

§ Без промежуточных кадров - персонажа очень сильно ударили, ему почти снесли голову.

§ Один промежуточный кадр - персонажа ударили чем-то весомым, например сковородой.

§ Два промежуточных кадра - персонажа свела нервная судорога

§ Три промежуточных кадра - персонаж уклоняется от пролетающего объекта.

§ Четыре промежуточных кадра - персонаж кивком головы отдает отрывистый приказ.

§ Шесть промежуточных кадров - персонаж увидел что-то привлекательное.

§ Девять промежуточных кадров - персонаж о чем-то задумался.

§ Десять промежуточных кадров - персонаж разминает затекшую шею.

Упреждение (или отказное движение)

Движение делится на три части:

1. подготовка движения – упреждение,

2. собственно движение,

3. окончание движения.

Упреждение можно рассматривать как подготовку движения, следующую из анатомии, например, замах ноги перед ударом по мячу.

Также его можно рассматривать как способ привлечения зрительского внимания к той части экрана, где подготавливается движение; например, поднимание рук вверх и выразительный взгляд на что-то до того, как его поднять; или взгляд на что-то вне экрана и затем реакция на него до того, как движение появится на экране. Так, например, сделана начальная сцена в Люксо Младшем (Luxo, jr.). Папа смотрит вне экрана и реагирует на что-то. Это заставляет зрителей смотреть на ту часть кадра, где должен появиться Люксо Младший (Luxo, jr.).

Правильно рассчитанное упреждение помогает зрителям лучше понять и быстрое движение, например, подготовку бега, а затем и прыжка за пределы экрана.

Упреждение может создавать ощущение веса или массы, например, тяжелые люди могут опираться на стул, чтобы встать, а вот маленькие могут просто вскочить.

Сценичность

Сценичность - это постановка идеи так, чтобы она читалась предельно ясно.

Идея может быть выражена в действии, индивидуальности, эмоциях или настроении - главное, чтобы идея была ясна для зрителей.

Сценичность ведет зрительские глаза туда, где произойдет действие, чтобы никто ничего не пропустил. Это означает, что в каждый момент важна только одна идея, иначе зрители не заметят нее. Так, иногда главный объект должен быть контрастнее остальной сцены. Хороший пример - привлечь внимание движением. В статичной сцене обратит на себя внимание движущийся предмет, в сценах же, где все движется, глаз остановится на неподвижном объекте.

Аниматор должен использовать различные техники, чтобы быть уверенным, что зритель смотрит на нужный объект в нужное время. Например, в Люксо Младшем (Luxo, jr.) папа появляется первым и поэтому становится центром внимания. А когда сынишка впрыгивает в кадр, двигаясь быстро, центр внимания переключается на него. В определенный момент сынишка останавливается и смотрит вверх на папу, опять переводя внимание на него.

В ранний период Диснея все персонажи были черно-белыми, без оттенков серого. Все движения показывались силуэтами (видами сбоку), иначе, если бы персонаж сдвинул свою черную руку вперед своего черного тела, это бы не прочиталось. Поэтому действие должно происходить на белом фоне. Аниматоры Диснея выяснили, что даже без этого технологического ограничения наиболее четко действие читается в силуэтах.

И в современной цветной 3D-графике силуэтные действия остаются наиболее разграниченными и, соответственно, предпочитаемыми даже по сравнению с фронтальным действием. К примеру, если силуэт персонажа просыпается и трет свои бока, легче будет понять, что происходит, чем если он потрет живот.

Сквозное движение и захлест действия

Сквозное движение - это непрерывность, отсутствие частей в движении. Примером может служить бросание мяча: рука продолжает двигаться, когда мяч уже брошен. При движении сложного объекта различные части объекта движутся различное время с различным темпом. Например, при ходьбе сначала идет бедро, затем остальная часть ноги и потом уже стопа. Когда ведущая часть останавливается, ведомые еще продолжают движение.

Тяжелые части запаздывают и останавливаются медленнее. К примеру, антенны насекомого будут запаздывать, а их движение будет более быстрым, указывая на меньшую массу.

Захлест означает начало второго движения до того, как первое полностью закончилось. Это удерживает интерес зрителя: между движениями не должно быть мертвых точек.

Вот замечание о захлесте от Уолта Диснея:

«Совсем не обязательно аниматору брать персонажа в первой точке и полностью завершать это действие и лишь затем переходить к следующему действию, как если бы он никогда не думал, что будет делать дальше до полного завершения первого действия. Когда персонаж знает, что он собирается делать, он не будет останавливаться перед каждым отдельным действием и раздумывать, делать ли его. Он спланирует это заранее в своей голове».

«Прямо вперед» и «от позы к позе»

«Прямо вперед» при ручном рисовании анимации - это когда аниматор начинает фазовать с первого движения, последовательно делая рисунок за рисунком, пока не закончит сцену. Это создает спонтанную и непредсказуемую анимацию и используется для диких путаных движений.

«От позы к позе» - аниматор аккуратно распланирует всю анимацию, нарисует последовательность основных поз (начало, несколько промежуточных фаз и финальные фазы), а потом уже все промежуточные кадры (это может сделать другой художник или компьютер). Такая техника используется там, где сцена требует большего внимания, а сами позы и расчет времени и движения очень важны.

Эта техника подобна расстановке ключевых кадров в компьютерной графике, которую приходится слегка доводить, ведь промежуточные фазы не всегда предсказуемы. Например, объекты или части объекта могут пересекать друг друга. В случае сложных объектов компьютерная расстановка фаз требует изменения и из-за иерархической структуры модели. Различные части иерархии должны быть трансформированы в различных ключах. Например, при прыжке, ключи перемещения могут быть установлены сразу для всей модели в направлениях X и Z. Затем дополнительные ключи вращения или перемещения могут быть установлены для отдельных частей модели, например рук и ног.

Смягчение начала и завершения

Прием расстановки промежуточных фаз между двумя крайними положениями. Это - второй и третий порядок продолженности (continuity, плавности) движения объекта. По сравнению с постоянной скоростью ускорения выглядят более привлекательно и иногда более естественно, из чего следует, что надо изменять скорость движения. Например, прыгающий мяч движется быстрее, когда он подлетает или отскакивает от земли и медленнее в наивысшей точке. Для объекта или персонажа это характеризуется словами «мягкое завершение» предыдущей позы и «мягкое начало» позы следующей.

Мяч слева прыгает с постоянной скоростью без сжатия/растяжения.

Мяч в центре имеет смягченные начало и завершение со сжатием/растяжением.

Мяч справа двигается с постоянной скоростью со сжатием/растяжением.

Этого обычно добиваются использованием сплайнов смягчения, контролирующих траектории движения объектов. Для достижения нужного эффекта можно изменять различные параметры сплайнов. В 3D Studio они контролируются параметрами Ease To и Ease From в закладке Key (вызванного из окна Track).

Когда эти параметры равны нулю, скорость постоянна в обоих направлениях, то есть в начале и в завершении ключевой фазы. При более высоком значении параметра Ease To движение ускоряется, покидая предыдущий ключевой кадр, и замедляется, подходя к текущему. При более низком значении параметра Ease From движение медленнее покидает текущий кадр и ускоряется к следующему ключевому кадру.

Установка параметра tick mark контролирует направление изменения скорости: с установленным tick mark такт движения замедляется, а с неустановленным - такт ускоряется.
Примеры:

§ Оба параметра Ease To/From установлены на 0 (bounce0.flc).

§ Оба параметра Ease To/From установлены на 50 (max value) (bounce1.flc).

Другие вероятные проблемы связаны с самими сплайнами, контролирующими движение в области ключевого кадра. Из-за математических свойств сплайнов возможен эффект засечения (overshoot). Посмотрите, например, на box1.flc. Для верхней коробки ключевые кадры были расставлены так, чтобы она только касалась верхней грани нижней коробки, но из-за свойств сплайнов после просчета промежуточных фаз она, двигаясь, засекает нижнюю коробку.

Требуются еще три других параметра, контролирующих форму сплайнов смягчения.

Натяжение (Tension) - контроллер натяжения определяет форму сплайновой кривой.

Продолженность (Continuity) контролирует угол, под которым сплайн входит в ключевой кадр или покидает его.

Смещение (Bias) поднимает или опускает кривую движения в позиции ключевого кадра.

Движение по дугам

Шарнирно соединенные сочленения двигаются по дугам. Конечности млекопитающих и многих других живых существ имеют именно такую конструкцию. Следовательно, когда мы двигаем руками или ногами, перемещение происходит по дуге. В результате движение получается натуральным и предсказуемым.

Однако это всего лишь частный случай. Аниматоры Диснея в 1920-30-х годах изучали, что именно хочет видеть зритель. Они обнаружили, что людям намного больше нравятся дугообразные формы, а не прямые линии. Поэтому при разработке траектории перемещения нужно убедиться, что с точки зрения камеры она имеет форму дуги.

Представьте себе подающего в бейсбольной команде. Он может заставить мяч двигаться по прямой линии, но действие станет намного более интересным, если траектория будет дугообразной. Это несложное изменение поразительно влияет на зрителей.

Преувеличение

Преувеличение не означает только растягивание движений или объектов, аниматор должен тщательно отбирать свойства, которые надо преувеличить. Когда преувеличено только что-то одно, оно может слишком выделяться. Если же вообще все преувеличить, то вся сцена будет выглядеть недостоверно.

Второстепенные действия

Эти движения являются результатами других действий. Они могут использоваться для усложнения, добавления деталей и интереса к сцене. Но они должны всегда иметь подчиненное положение по отношению к основным движениям в сцене. Например, эмоции на лице персонажа. Движения тела могут отражать основное действие, а выражение лица добавляется к нему. Другой пример - болтающийся электрический шнур за Люксо Младшим (Luxo, jr.).

Привлекательность

Привлекательность заставляет зрителей неотрывно следить за происходящим. Это - эквивалент харизмы живого актера. Сцена или персонаж не должны быть примитивными (скучными!) или слишком сложными (трудно воспринимаемыми). Отсюда принцип: избегать зеркальной симметрии. Асимметрия выглядит более интересной и привлекательной.

Индивидуальность

Цель всех принципов, рассмотренных выше, - придать анимированным персонажам индивидуальность, привлекающую зрителей. Различные принципы могут применяться к внешнему виду персонажа для достижения стойкой индивидуальности. Это значит, что аниматор должен иметь четкое представление об индивидуальности персонажа до того, как начнет его анимировать.

Принципов Аниме

Аниме произошло в конце 40-х годов из трех вещей: манга (герои и сюжет), японский театр кабуки и бунраку (темы и подтексты) и анимация Диснея (технология), которая впоследствии трансформировалась в совершенно новый стиль. Первые две вещи являются ключевыми - именно они отделяют аниме от остальной анимации.

1 принцип аниме

Сжатие и растяжение используются достаточно умеренно. В то время как Дисней пошел по пути карикатур (cartoon - первоначальное значение карикатура, впоследствии мульт), аниме художники пошли по пути реализма.

2 принцип аниме

Упреждение (или отказное движение). Упреждение используется только там, где без него не обойтись. Это - прыжки, битвы и всевозможные заклинания. Аниме фильмы - это больше театр, нежели карикатура. Также на этот принцип откладывают отпечаток и всевозможные восточные единоборства, где бойцы обычно двигаются почти безинерционно, и ударам очень редко предшествует замах, позволяющий увидеть и блокировать его.

3 принцип аниме

Сценичность. В аниме все внимание сосредоточивается на выражении лица и позе персонажа, что приводит к большему эмоциональному воздействию на зрителя.

4 принцип аниме

Сквозное движение и захлест. Сквозное движение сильно преувеличено. Волосы персонажей почти всегда развеваются по ветру. Плащи героев могут развеваться даже в закрытых помещениях. Уделяется очень много внимания сквозному движению и захлесту, это придает еще более живой вид персонажам.

5 принцип аниме

«Медленный вход» и «медленный выход». Значительно усилено для придания еще большей инерции персонажу. Действие этого принципа хорошо видно во всевозможных прыжках, когда герой плавно взмывает и так же плавно почти бесшумно приземляется.

6 принцип аниме

Второстепенные действия и преувеличение. В аниме эти два принципа используются вместе. Наиболее характерным моментом, где используется этот принцип, является удивленное выражение лица анимешных персонажей. При этом и без того большие глаза увеличиваются почти вдвое.

7 принцип аниме

Профессиональный рисунок. В Японии дизайном персонажей занимаются отдельные люди. Прорисовке фонов и персонажей в аниме уделяют несколько большее внимание, чем в Диснее.

8 принцип аниме

Привлекательность. Привлекательность аниме-персонажей складывается из нескольких факторов:

§ большие глаза, которые достались в наследство от Диснея, придают герою юный и доброжелательный вид;

§ большая голова - делает героев похожими на детей. Даже самый страшный монстр может стать безобиднее мышонка, если ему немного изменить пропорции тела;

§ у взрослых персонажей часто очень длинные ноги (чуть больше туловища с головой), за счет чего они выглядят более стройно.

1 Частота смены кадров за секунду составляет:

10 … 16 – для компьютерной анимации; 24 – для кинематографа; 25 – для системы PAL и SECAM телевещания; 30 – для системы NTSC телевещания.

Растрирование полноцветных документов

Полноцветные документы выводятся последовательно на четыре пленки, соответствующие четырем базовым компонентам модели CMYK.

С другой стороны, базовые цвета растрируются отдельно с различными углами наклона растровой сетки. Традиционно угол наклона при печати монохромных документов и при печати плашечными цветами составляет 45° - это значение, как показала практика, обеспечивает наилучшую маскировку линœейной структуры растра.

На практике с разными углами наклона растра приходится иметь дело исключительно при печати триадными цветами. Следует иметь в виду, что нанести триадные краски на лист без изменения угла наклона растра просто невозможно - в противном случае цветные точки, соответствующие базовым цветам, будут просто печататься друг поверх друга.

Углы наклона растров для базовых цветов должны быть подобраны таким образом, чтобы были видны всœе точки - без этого цвета не смогут смешаться в глазу смотрящего, чтобы образовать нужный цвет. И в данном случае не удастся избежать частичного перекрытия точек друг другом, но, поскольку триадные краски полупрозрачны, это не составляет проблемы

Анимацией принято называть искусственное представление движения в кино, на телœевидении или в компьютерной графике путем отображения последовательности рисунков или кадров с частотой, при которой обеспечивается целостное зрительное восприятие образов.

Анимация, в отличие от видео, использующего непрерывное движение, использует множество независимых рисунков.

Синонимы ʼʼанимацииʼʼ – ʼʼмультипликацияʼʼ – очень широко распространены в нашей стране. Анимация и мультипликация - ϶ᴛᴏ лишь разные определœения одного и того же вида искусства.

Более привычный для нас термин произошел от латинского слова ʼʼмультиʼʼ – много и соответствует традиционной технологии размножения рисунка, ведь для того, чтобы герой ʼʼожилʼʼ, нужно многократно повторить его движение: от 10 до 30 рисованных кадров в секунду.

n Классическая (традиционная) анимация представляет собой поочередную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно. Это очень трудоемкий процесс, так как аниматорам приходится отдельно создавать каждый кадр.

n Стоп-кадровая (кукольная) анимация. Размещенные в пространстве объекты фиксируются кадром, после чего их положение изменяется и вновь фиксируется.

n Спрайтовая анимация реализуется при помощи языка программирования.

n Морфинг – преобразование одного объекта в другой за счёт генерации заданного количества промежуточных кадров.

n Цветовая анимация – при ней изменяется лишь цвет, а не положение объекта.

n 3D-анимация создается при помощи специальных программ (к примеру, 3D MAX). Картинки получаются путем визуализации сцены, а каждая сцена представляет собой набор объектов, источников света͵ текстур.

n Захват движения (Motion Capture) – первое направление анимации, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ дает возможность передавать естественные, реалистичные движения в реальном времени. Датчики прикрепляются на живого актера в тех местах, которые будут приведены в соответствие с контрольными точками компьютерной модели для ввода и оцифровки движения. Координаты актера и его ориентация в пространстве передаются графической станции, и анимационные модели оживают

Часто в базе анимации лежат преобразования. К примеру, скелœетная анимация появляется в результате применения последовательности матриц преобразования, применяемых к костям скелœетной структуры меша.

Эти преобразования включают перемещение, масштабирование и вращение. Большей частью преобразования являются вращениями. Кости поворачиваются в сочленениях; обычно только корневая кость может перемещаться по миру, и даже тогда лучше преобразовывать мир (чем напрямую перемещать кости).

По степени детальности проработки покадрового изображения различают классическую (детальную) и лимитированную (ограниченную) анимации. В первом случае крайне важно значительное количество рисунков на каждую секунду экранного действия. Иногда каждый кадр требует отдельного рисунка. В лимитированной анимации используется как можно больше повторов уже сделанных фаз. Как правило, в такого рода фильмах на секунду экранного времени затрачивается не более шести рисунков.

Детальная анимация обязательна при расчете быстрого и плавного движения. В противном случае быстрое движение не прочтется на экране, а медленное может сопровождаться дрожанием контурных линий. В остальных случаях вполне оправдана ограниченная анимация. При этом нередко используют прием удвоения рабочих кадров (смена изображений 2х12 раз в секунду вместо нормальных 24 всœе равно будет восприниматься глазом как непрерывность). Зрительный эффект практически неотличим, а экономия ресурсов существенна.

Качество анимации - достаточно относительный показатель. Раньше оно оценивалось количеством кадров в секунду.

Человеческий мозг не успевает воспринимать всю последовательность из 25 кадров, он лишь схватывает движение, а для этого достаточно 3-5 кадров в секунду. По этой причине качество анимации зависит не от количества кадров в секунду, а от качества передачи движения. Правильно нарисованные кадры кажутся живыми даже по отдельности. Принципы диснеевской анимации были получены практическим путем, исходя из опыта конкретной повсœедневной работы. Οʜᴎ оказались столь эффективными, что их изучение стало обязательным сначала для аниматоров Диснея, а потом и для аниматоров всœего мира.

В целом это наиболее полный набор технологических приемов, необходимых для создания образа и его динамики в анимационном фильме. Фильмы, построенные в соответствии с этими принципами, удобно и комфортно смотреть. Дисней для создания своих фильмов использует следующие 12 принципов анимации:

n сжатие и растяжение;

n подготовка, или упреждение (отказное движение);

n сценичность;

n компоновки и фазованное движение;

n сквозное движение (или доводка) и захлест действия;

n ʼʼмедленный входʼʼ и ʼʼмедленный выходʼʼ;

n движения по дугам;

n дополнительное действие, или выразительная деталь;

n расчет времени;

n преувеличение, утрирование;

n ʼʼкрепкийʼʼ (профессиональный) рисунок;

n привлекательность.

В 1996 ᴦ. компания Macromedia разработала стандарт flash-графики. Основное назначение этой технологии работы с графикой – создание высококачественных анимационных изображений для веб-страниц. Необходимость передачи веб-страниц по линиям связи в компьютерных сетях диктует одно из базовых требований к технологии создания рисунка – небольшой размер результирующего файла.

В корне flash-анимации, популярной технологии создания анимации, лежит векторная графика. Эта технология позволяет реализовать движение, плавно изменяя расположение, размер и цвет объектов на рисунке, а также показать плавное превращение одного объекта в другой.

Аниме - японская анимация.

В отличие от мультфильмов других стран, предназначенных в основном для просмотра детьми, бо́льшая часть выпускаемого аниме рассчитана на подростковую и взрослую аудитории, и во многом за счёт этого имеет высокую популярность в мире. Аниме отличается характерной манерой отрисовки персонажей и фонов. Издаётся в форме телœевизионных сериалов, а также фильмов, распространяемых на видеоносителях или предназначенных для кинопоказа. Сюжеты могут описывать множество персонажей, отличаться разнообразием мест и эпох, жанров и стилей.

Аниме произошло из трех вещей:

‣‣‣ манга (герои и сюжет)

‣‣‣ японский театр кабуки и бунраку (темы и подтексты)

‣‣‣ анимации Диснея (технология),

которая в последствии трансформировалась в совершенно новый стиль. Первые две вещи являются ключевыми - именно они отделяют аниме от остальной анимации. Вследствие того, что аниме произошло от Диснея, в нем используются многие принципы Диснеевской анимации, однако большинство принципов было изменено.

Сжатие и растяжение (squash&stretch).

Сжатие и растяжение используется достаточно умеренно. В то время как творчество Диснея приближено к карикатурам (cartoon - первоначальное значение карикатуры, в последствии мульт), аниме – к реализму.

Упреждение (или отказное движение) (Anticipation)

Упреждение используется только там где без него не обойтись. Это - прыжки, битвы и всœевозможные заклинания. Любой принцип Диснея является преувеличением, в связи с этим очень часто герои Диснея прежде чем побежать осуществляют своеобразный замах ногой и т.п., что смотрится чересчур смешно. Аниме фильмы - это больше театр, нежели карикатура.

Сценичность (staging).

В аниме всœе внимание сосредотачивается на выражении лица и позе персонажа, что приводит к большему эмоциональному воздействию на зрителя.

Сквозное движение и захлест (follow through и Overlapping actions).

Ни в одной анимации мира сквозное движение не развито, так как в аниме. Волосы персонажей почти всœегда развеваются по ветру. Плащи волшебников и рыцарей могут развеваться даже в закрытых помещениях. Японцы уделяют очень много внимания сквозному движению и захлесту, это придает еще более живой вид персонажам.

ʼʼМедленный входʼʼ и ʼʼмедленный выходʼʼ (Ease In & Ease out).

Японские аниматоры усиливают действие принципа для придания большей инœерции персонажу.

Второстепенные действия (Secondary actions) и преувеличение.

В аниме эти два принципа используются вместе. По отдельности они просто не существуют. Наиболее характерным моментом, где используется данный принцип является удивленное выражение лица персонажей. При этом и без того большие глаза увеличиваются почти вдвое.

Профессиональный рисунок.

Аниме и профессиональный рисунок - понятия неразделимые. В Японии дизайном персонажей занимаются отдельные люди.

Привлекательность (Appeal).

Привлекательность аниме персонажей складывается из нескольких факторов:

§ большие глаза, которые достались в наследство от Диснея, придают герою юный и доброжелательный вид;

§ большая голова - делает героев похожими на детей. Даже самый страшный монстр может стать безобиднее мышонка, в случае если ему немного изменить пропорции тела. У взрослых персонажей часто очень длинные ноги (чуть больше туловища с головой), за счёт чего они выглядят более стройно. Первые два фактора объединяет карикатурный стиль ʼʼсупер-деформацииʼʼ (super-deforme

Звук - физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. В узком смысле под звуком имеют в виду эти колебания, рассматриваемые по отношению к тому, как они воспринимаются органами чувств животных и человека.

Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычно человек слышит колебания, передаваемые по воздуху, в диапазоне частот от 16-20 Гц до 15-20 кГц. Звук

‣‣‣ ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком

‣‣‣ выше: до 1 ГГц, - ультразвуком

‣‣‣ от 1 ГГц - гиперзвуком

Оцифровка звука в ПК осуществляется в результате процессов дискретизации и квантования, которые происходят одновременно.

Дискретизация - это преобразование непрерывного звукового сигнала в набор дискретных уровней сигнала. С помощью временной дискретизации непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки.

В процессе квантования для каждого такого участка определяется величина уровня громкости (интенсивности звука).

Частота дискретизации звука – количество измерений громкости звука за одну секунду. Она может лежать в диапазоне от 8000 до 48000 измерений громкости звука за одну секунду (8 – 48 кГц;).

Считается, что диапазон частот, которые слышит человек, составляет от 20 Гц до 20 КГц.

Из теоремы Найквиста-Котельникова, для того чтобы аналоговый сигнал можно было точно восстановить по его отсчетам, частота дискретизации должна быть как минимум вдвое больше максимальной звуковой частоты этого сигнала. В случае если принять, что максимальная слышимая частота составляет 20 кГц., то минимальной требуемой частотой дискретизации является величина 40 кГц.

Сегодня самыми распространенными частотами дискретизации являются 44,1кГц и 48 кГц. В последнее время установлено, что обертоны свыше 20 кГц вносят немалый вклад в звучание. По этой причине появляются преобразователи, использующие частоты дискретизации 96кГц и 192 кГц, а в недалеком будущем ожидается появление систем с частотой дискретизации 384 кГц.

Учитывая зависимость отхарактера звука и требований, предъявляемых к его качеству и объёму занимаемой памяти, выбирают параметры оцифровки звука.

При записи на компакт-диск используется 16-битовое кодирование при частоте дискретизации 44,032 кГц. При работе же только с речевыми сигналами достаточно 8-битового кодирования при частоте 8 кГц.

Растрирование полноцветных документов

Полноцветные документы выводятся последовательно на четыре пленки, соответствующие четырем базовым компонентам модели CMYK.

С другой стороны, базовые цвета растрируются отдельно с различными углами наклона растровой сетки. Традиционно угол наклона при печати монохромных документов и при печати плашечными цветами составляет 45° - это значение, как показала практика, обеспечивает наилучшую маскировку линейной структуры растра.

На практике с разными углами наклона растра приходится иметь дело исключительно при печати триадными цветами. Следует иметь в виду, что нанести триадные краски на лист без изменения угла наклона растра просто невозможно - в противном случае цветные точки, соответствующие базовым цветам, будут просто печататься друг поверх друга.

Углы наклона растров для базовых цветов должны быть подобраны таким образом, чтобы были видны все точки - без этого цвета не смогут смешаться в глазу смотрящего, чтобы образовать нужный цвет. И в этом случае не удастся избежать частичного перекрытия точек друг другом, но, поскольку триадные краски полупрозрачны, это не составляет проблемы

Анимацией называется искусственное представление движения в кино, на телевидении или в компьютерной графике путем отображения последовательности рисунков или кадров с частотой, при которой обеспечивается целостное зрительное восприятие образов.

Анимация, в отличие от видео, использующего непрерывное движение, использует множество независимых рисунков.

Синонимы «анимации» – «мультипликация» – очень широко распространены в нашей стране. Анимация и мультипликация – это лишь разные определения одного и того же вида искусства.

Более привычный для нас термин произошел от латинского слова «мульти» – много и соответствует традиционной технологии размножения рисунка, ведь для того, чтобы герой «ожил», нужно многократно повторить его движение: от 10 до 30 рисованных кадров в секунду.

n Классическая (традиционная) анимация представляет собой поочередную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно. Это очень трудоемкий процесс, так как аниматорам приходится отдельно создавать каждый кадр.

n Стоп-кадровая (кукольная) анимация. Размещенные в пространстве объекты фиксируются кадром, после чего их положение изменяется и вновь фиксируется.

n Спрайтовая анимация реализуется при помощи языка программирования.

n Морфинг – преобразование одного объекта в другой за счет генерации заданного количества промежуточных кадров.

n Цветовая анимация – при ней изменяется лишь цвет, а не положение объекта.

n 3D-анимация создается при помощи специальных программ (например, 3D MAX). Картинки получаются путем визуализации сцены, а каждая сцена представляет собой набор объектов, источников света, текстур.

n Захват движения (Motion Capture) – первое направление анимации, которое дает возможность передавать естественные, реалистичные движения в реальном времени. Датчики прикрепляются на живого актера в тех местах, которые будут приведены в соответствие с контрольными точками компьютерной модели для ввода и оцифровки движения. Координаты актера и его ориентация в пространстве передаются графической станции, и анимационные модели оживают

Часто в основе анимации лежат преобразования. Например, скелетная анимация появляется в результате применения последовательности матриц преобразования, применяемых к костям скелетной структуры меша.

Эти преобразования включают перемещение, масштабирование и вращение. Большей частью преобразования являются вращениями. Кости поворачиваются в сочленениях; обычно только корневая кость может перемещаться по миру, и даже тогда лучше преобразовывать мир (чем напрямую перемещать кости).

По степени детальности проработки покадрового изображения различают классическую (детальную) и лимитированную (ограниченную) анимации. В первом случае необходимо значительное количество рисунков на каждую секунду экранного действия. Иногда каждый кадр требует отдельного рисунка. В лимитированной анимации используется как можно больше повторов уже сделанных фаз. Как правило, в такого рода фильмах на секунду экранного времени затрачивается не более шести рисунков.

Детальная анимация обязательна при расчете быстрого и плавного движения. В противном случае быстрое движение не прочтется на экране, а медленное может сопровождаться дрожанием контурных линий. В остальных случаях вполне оправдана ограниченная анимация. При этом нередко используют прием удвоения рабочих кадров (смена изображений 2х12 раз в секунду вместо нормальных 24 все равно будет восприниматься глазом как непрерывность). Зрительный эффект практически неотличим, а экономия ресурсов существенна.

Качество анимации - достаточно относительный показатель. Раньше оно оценивалось количеством кадров в секунду.

Человеческий мозг не успевает воспринимать всю последовательность из 25 кадров, он лишь схватывает движение, а для этого достаточно 3-5 кадров в секунду. Поэтому качество анимации зависит не от количества кадров в секунду, а от качества передачи движения. Правильно нарисованные кадры кажутся живыми даже по отдельности. Принципы диснеевской анимации были получены практическим путем, исходя из опыта конкретной повседневной работы. Они оказались столь эффективными, что их изучение стало обязательным сначала для аниматоров Диснея, а потом и для аниматоров всего мира.

В целом это наиболее полный набор технологических приемов, необходимых для создания образа и его динамики в анимационном фильме. Фильмы, построенные в соответствии с этими принципами, удобно и комфортно смотреть. Дисней для создания своих фильмов использует следующие 12 принципов анимации:

n сжатие и растяжение;

n подготовка, или упреждение (отказное движение);

n сценичность;

n компоновки и фазованное движение;

n сквозное движение (или доводка) и захлест действия;

n «медленный вход» и «медленный выход»;

n движения по дугам;

n дополнительное действие, или выразительная деталь;

n расчет времени;

n преувеличение, утрирование;

n «крепкий» (профессиональный) рисунок;

n привлекательность.

В 1996 г. компания Macromedia разработала стандарт flash-графики. Основное назначение этой технологии работы с графикой – создание высококачественных анимационных изображений для веб-страниц. Необходимость передачи веб-страниц по линиям связи в компьютерных сетях диктует одно из основных требований к технологии создания рисунка – небольшой размер результирующего файла.

В основе flash-анимации, популярной технологии создания анимации, лежит векторная графика. Эта технология позволяет реализовать движение, плавно изменяя расположение, размер и цвет объектов на рисунке, а также показать плавное превращение одного объекта в другой.

Аниме - японская анимация.

В отличие от мультфильмов других стран, предназначенных в основном для просмотра детьми, бо́льшая часть выпускаемого аниме рассчитана на подростковую и взрослую аудитории, и во многом за счёт этого имеет высокую популярность в мире. Аниме отличается характерной манерой отрисовки персонажей и фонов. Издаётся в форме телевизионных сериалов, а также фильмов, распространяемых на видеоносителях или предназначенных для кинопоказа. Сюжеты могут описывать множество персонажей, отличаться разнообразием мест и эпох, жанров и стилей.

Аниме произошло из трех вещей:

Манга (герои и сюжет)

Японский театр кабуки и бунраку (темы и подтексты)

Анимации Диснея (технология),

которая в последствии трансформировалась в совершенно новый стиль. Первые две вещи являются ключевыми - именно они отделяют аниме от остальной анимации. Вследствие того, что аниме произошло от Диснея, в нем используются многие принципы Диснеевской анимации, однако большинство принципов было изменено.

Сжатие и растяжение (squash&stretch).

Сжатие и растяжение используется достаточно умеренно. В то время как творчество Диснея приближено к карикатурам (cartoon - первоначальное значение карикатуры, в последствии мульт), аниме – к реализму.

Упреждение (или отказное движение) (Anticipation)

Упреждение используется только там где без него не обойтись. Это - прыжки, битвы и всевозможные заклинания. Любой принцип Диснея является преувеличением, поэтому очень часто герои Диснея прежде чем побежать осуществляют своеобразный замах ногой и т.п., что смотрится слишком смешно. Аниме фильмы - это больше театр, нежели карикатура.

Сценичность (staging).

В аниме все внимание сосредотачивается на выражении лица и позе персонажа, что приводит к большему эмоциональному воздействию на зрителя.

Сквозное движение и захлест (follow through и Overlapping actions).

Ни в одной анимации мира сквозное движение не развито, так как в аниме. Волосы персонажей почти всегда развеваются по ветру. Плащи волшебников и рыцарей могут развеваться даже в закрытых помещениях. Японцы уделяют очень много внимания сквозному движению и захлесту, это придает еще более живой вид персонажам.

«Медленный вход» и «медленный выход» (Ease In & Ease out).

Японские аниматоры усиливают действие принципа для придания большей инерции персонажу.

Второстепенные действия (Secondary actions) и преувеличение.

В аниме эти два принципа используются вместе. По отдельности они просто не существуют. Наиболее характерным моментом, где используется этот принцип является удивленное выражение лица персонажей. При этом и без того большие глаза увеличиваются почти вдвое.

Профессиональный рисунок.

Аниме и профессиональный рисунок - понятия неразделимые. В Японии дизайном персонажей занимаются отдельные люди.

Привлекательность (Appeal).

Привлекательность аниме персонажей складывается из нескольких факторов:

§ большие глаза, которые достались в наследство от Диснея, придают герою юный и доброжелательный вид;

§ большая голова - делает героев похожими на детей. Даже самый страшный монстр может стать безобиднее мышонка, если ему немного изменить пропорции тела. У взрослых персонажей часто очень длинные ноги (чуть больше туловища с головой), за счет чего они выглядят более стройно. Первые два фактора объединяет карикатурный стиль «супер-деформации» (super-deforme

Звук - физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. В узком смысле под звуком имеют в виду эти колебания, рассматриваемые по отношению к тому, как они воспринимаются органами чувств животных и человека.

Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычно человек слышит колебания, передаваемые по воздуху, в диапазоне частот от 16-20 Гц до 15-20 кГц. Звук

Ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком

Выше: до 1 ГГц, - ультразвуком

От 1 ГГц - гиперзвуком

Оцифровка звука в ПК осуществляется в результате процессов дискретизации и квантования, которые происходят одновременно.

Дискретизация - это преобразование непрерывного звукового сигнала в набор дискретных уровней сигнала. С помощью временной дискретизации непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки.

В процессе квантования для каждого такого участка определяется величина уровня громкости (интенсивности звука).

Частота дискретизации звука – количество измерений громкости звука за одну секунду. Она может лежать в диапазоне от 8000 до 48000 измерений громкости звука за одну секунду (8 – 48 кГц;).

Считается, что диапазон частот, которые слышит человек, составляет от 20 Гц до 20 КГц.

Из теоремы Найквиста-Котельникова, для того чтобы аналоговый сигнал можно было точно восстановить по его отсчетам, частота дискретизации должна быть как минимум вдвое больше максимальной звуковой частоты этого сигнала. Если принять, что максимальная слышимая частота составляет 20 кГц., то минимальной требуемой частотой дискретизации является величина 40 кГц.

Сегодня самыми распространенными частотами дискретизации являются 44,1кГц и 48 кГц. В последнее время установлено, что обертоны свыше 20 кГц вносят немалый вклад в звучание. Поэтому появляются преобразователи, использующие частоты дискретизации 96кГц и 192 кГц, а в недалеком будущем ожидается появление систем с частотой дискретизации 384 кГц.

В зависимости от характера звука и требований, предъявляемых к его качеству и объему занимаемой памяти, выбирают параметры оцифровки звука.

При записи на компакт-диск используется 16-битовое кодирование при частоте дискретизации 44,032 кГц. При работе же только с речевыми сигналами достаточно 8-битового кодирования при частоте 8 кГц.

В настоящее время существует различные технологии создания анимации:

Классическая (традиционная) анимация представляет собой поочередную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно. Это очень трудоемкий процесс, так как аниматорам приходится отдельно создавать каждый кадр.

Стоп-кадровая (кукольная) анимация. Размещенные в пространстве объекты фиксируются кадром, после чего их положение изменяется и вновь фиксируется.

Спрайтовая анимация реализуется при помощи языка программирования.

Морфинг - преобразование одного объекта в другой за счет генерации заданного количества промежуточных кадров.

Цветовая анимация - при ней изменяется лишь цвет, а не положение объекта.

3D-анимация создается при помощи специальных программ. Картинки получаются путем визуализации сцены, а каждая сцена представляет собой набор объектов, источников света, текстур.

Захват движения (Motion Capture) - первое направление анимации, которое дает возможность передавать естественные, реалистичные движения в реальном времени. Датчики прикрепляются на живого актера в тех местах, которые будут приведены в соответствие с контрольными точками компьютерной модели для ввода и оцифровки движения. Координаты актера и его ориентация в пространстве передаются графической станции, и анимационные модели оживают.

Принципы анимации

При создании анимационных фильмов используются некоторые общие принципы. Большинство из них сформулировано для анимации Диснея и первоначально относилось к мультфильмам, выполненным в технике традиционной анимации, но практически все они применимы и при других технологиях.

Вот основные из них:

«Сжатие и растяжение» (squash & stretch). Этот принцип произвел революцию в мире анимации. Суть принципа состоит в том, что живое тело всегда сжимается и растягивается во время движения. Перед прыжком персонаж сжимается как пружина, а в прыжке наоборот растянут. Главным правилом при этом является постоянный объем - если персонаж растянули (stretch - деформация по оси Y), то он обязательно должен быть сжат для сохранения объема своего тела (squash - деформация по оси X).

«Подготовительное действие» (Anticipation). В реальной жизни для произведения какого-либо действия, человеку часто приходится делать подготовительные движения. Например, перед прыжком человеку необходимо присесть, для того чтобы бросить что-либо руку необходимо завести назад. Такие действия называются отказными движениями, т.к. перед тем как сделать что-то персонаж как бы отказывается от действия. Такое движение подготавливает зрителя к последующему действию персонажа и придает инерцию движениям.

Сценичность (staging). Для правильного восприятия персонажа зрителями все его движения, позы и выражения лица должны быть предельно просты и выразительны. Этот принцип основан на главном правиле театра. Камера должна быть расположена так, чтобы зритель видел все движения персонажа.

«Ключевые кадры» (Pose to Pose). До открытия этого принципа движения рисовались, и поэтому результат было трудно предсказать, т.к. сам художник еще не знал, что он нарисует. Этот принцип предусматривает предварительную компоновку движений - художник рисует основные моменты и располагает персонажа на сцене, а уж потом ассистенты прорисовывают все кадры движения. Этот подход резко увеличил производительность, т.к. заранее планировались все движения, и результат был именно таким как задумывалось. Но чтобы создать какое-то конкретное движение, была необходима тщательная проработка каждого «кусочка». Разрабатывая выразительные позы художник вкладывает все свое мастерство, поэтому именно эти моменты должны быть дольше видны зрителю. Для этого ассистенты дорисовывают движения так, что больше всего кадров оказывается рядом с ключевыми позами. При этом персонаж как бы проскальзывает движение от одной компоновки к другой, медленно выходя из позы и замедляясь у другой.

«Сквозное движение и захлест» (follow through / Overlapping actions).

Суть принципа состоит в том, что движение никогда не должно прекращаться. Существуют такие элементы как уши, хвосты, одежда, которые постоянно должны находиться в движении. «Сквозное движение» обеспечивает непрерывность движения и плавность перехода фаз, например, из бега в шаг и наоборот. Движение отдельных элементов тела, в то время как тело уже не двигается, называется захлестом. Захлест выражается в сценах смены фаз движения. Если персонаж резко тормозит после бега, мягкие части тела не могут остановиться вместе с жесткими и происходит небольшой захлест (волосы, уши, хвосты и т. д). При ходьбе движение начинается с бедер, а уж потом распространяется до лодыжек. Таким образом, все движения персонажа связаны в отдельную цепочку, и появляется возможность жестко описать правила, по которым он двигается. Движение, при котором один элемент следует за другим, называется сквозным движением.

«Движения по дугам» (arcs) . Живые организмы всегда передвигаются по дугообразным траекториям. До этого применялся метод прямолинейного движения, в связи с чем, движения выглядели механическими - как у роботов. Характер траектории зависит, как правило, от скорости движения. Если персонаж движется резко, траектория распрямляется, если же медленно, то траектория еще больше загибается.

Второстепенные действия (Secondary actions). Часто для придания персонажу большей выразительности используют вторичные движения. Они служат для того, чтобы акцентировать внимание на чем-нибудь. Например, горюющий персонаж может часто сморкаться в платок, а удивленный подергивать плечами. Вторичные действия получили широкое распространение в мировой анимации. Благодаря их использованию персонажи становятся более живыми и эмоциональными.

Расчет времени (Timing). Этот принцип позволяет придать персонажу вес и настроение. Как зритель оценивает вес персонажей? Вес персонажа складывается из таких факторов как скорость перемещения и инертность. Для того чтобы персонаж двигался в соответствии со своим весом, художник рассчитывает время движения и захлеста для каждого персонажа. При расчете времени учитываются вес, инертность, объем и эмоциональное состояние героя. Настроение также передается скоростью движений персонажа. Так подавленный персонаж движется очень вяло, а воодушевленный достаточно энергично.

Преувеличение (Exaggerrate and Caricature). Уолт Дисней всегда требовал от своих работников большего реализма, на самом деле стремясь больше к "карикатурному реализму". Если персонаж должен был быть печальным, он требовал, чтобы его делали мрачным, счастливого же нужно было делать ослепительно сияющим. С помощью преувеличения увеличивается эмоциональное воздействие на зрителей, однако, персонаж приобретает карикатурный характер.

Профессиональный рисунок. Рисунок основа всего. На студии Диснея довольно часто встречаются таблички вроде: "Чувствуется ли в твоем рисунке вес, глубина и равновесие?". Принцип профессионального рисунка также воспрещает рисовать "близнецов". "Близнецами" называют любые элементы рисунка, которые повторяются дважды или являются симметричными "Близнецы" очень часто появляются помимо воли художника, сам не замечая того, он рисует две руки в одном и том же положении.

Привлекательность (Appeal). Привлекательность персонажа - путь к успеху всего фильма. Как же определить, привлекателен ли персонаж? Привлекательным может быть любой предмет, если смотришь на него с удовольствием, обнаруживая в нем простоту, обаяние, хороший дизайн, очарование и магнетизм. От привлекательного персонажа невозможно оторвать взгляд. Даже самый противный герой фильма должен быть привлекательным, чтобы удержать зрителей у экрана.

ЛЕКЦИЯ

Тема: Средства и технологии работы с графикой

План:

1. Средства обработки графической информации

2. Графические редакторы

3. Аниматоры

4. Трёхмерная анимация

5. Программы двумерного и трёхмерного моделирования

Графика, картинки, фотографии - для компьютера это тоже знаки. Их преобразование производится с помощью очень интересных, но иногда весьма непростых технологий.

Средства обработки графической информации

Аппаратные средства

К аппаратным средствам создания и обработки графических изображений (рисунков, схем, фотографий и пр.) относятся в основном:

• мониторы и видеокарты, поддерживающие графический режим отображения;
• видеоускорители, ускоряющие выполнение графических операций и тем самым разгружающие центральный процессор;
• 3D-акселераторы, способные самостоятельно, без участия процессора, рассчитывать взаимное расположение фигур в трёхмерном пространстве и в реальном масштабе времени отображать требуемую двумерную проекцию на экране монитора;
• манипуляторы «мышь», без которых не мыслится работа большинства современных программных средств работы с графикой;
• сканеры как устройства оцифровки графических изображений;
• дигитайзеры (совместно со световым пером и графическим планшетом), преобразующие в векторный формат изображение, полученное в результате передвижения руки оператора;
• принтеры и графопостроители (плоттеры) в качестве основных устройств вывода графических изображений.

Программные средства

К программным средствам создания и обработки графических изображений относятся:

• графические редакторы;
• аниматоры;
• программные средства для работы с трёхмерной графикой;
• средства деловой графики;
• средства для создания презентаций, функции которых часто совмещают функции вышеперечисленных средств. Перечисленные средства могут встречаться в виде:
• отдельных самостоятельных программ (чаще всего это графические редакторы);
• отдельных модулей, входящих в состав других программных средств (например, Мастер диаграмм как составная часть текстового процессора или электронных таблиц);
• сложного комплекса программных модулей (большинство программных средств для работы с трёхмерной графикой, средства автоматизированного проектирования и т. п.).

Программы компьютерной графики и анимации представляют профессиональный интерес для художников и дизайнеров, полиграфистов и кинематографистов, разработчиков компьютерных игр и создателей образовательных программ, клип-мейкеров и учёных, а также любых специалистов, которым необходимо создавать, использовать и обрабатывать самые разнообразные изображения.

По своему профессиональному назначению средства компьютерной графики и анимации можно подразделить на следующие группы:

• пакеты компьютерной графики для полиграфии - позволяют дополнять текст иллюстрациями разного происхождения, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством;
• программы двумерной компьютерной живописи - графические редакторы;
• комплексы для обработки видеоизображений, необходимые для наложения анимационных спецэффектов на видеозапись;

2. Графические редакторы

Графические редакторы (Painter, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Corel Draw!, FreeHand, Picture Man и другие) предназначены преимущественно для просмотра, создания и редактирования плоскостных (двумерных) статичных изображений.

Они используются и как самостоятельные средства, и в качестве одного из модулей дизайнерских, презентационных или анимационных программ.

Этот класс программ часто носит название 2Б-графика (D от англ. dimension - размерность). Они моделируют различные изобразительные инструменты (карандаш, ручка, уголь, аэрограф и др.), позволяют имитировать рисунки акварелью и маслом, а также создавать эффект натуральной среды. На рис. 1 показан рисунок, созданный в графическом редакторе.

Рис. 1. Рисунок, созданный в графическом редакторе

Пользовательское меню графического редактора чаще всего включает в себя возможность выбора:

• цвета линий и фона;
• толщины и типа линий;
• инструментов (графические примитивы, сопровождение надписями, средства выделения фрагмента изображения и прочее);
• простейших вариантов преобразования выделенного фрагмента (копирование, удаление, симметричное отображение, масштабирование, наклон, растушёвка и прочее);
• операций над изображением в целом (сохранить на внешнем носителе, установить атрибуты изображения - размер, цветность, формат файла и прочее, вывести на печать и т. п.);
• операций над слоями изображения (наложение слоев, использование прозрачности слоя и пр.).

Применение всевозможных эффектов базируется на алгоритмах, работа которых заключается в преобразовании цветов отдельных пикселей изображения в соответствии с определёнными математическими формулами.

Пример. Графический редактор Photoshop 5.0 включает в себя в качестве инструментов для обработки изображений разнообразные эффекты.

1. Применяя последовательно поворот изображения на 90°, эффект «Ветер», обратный поворот на 90°, эффект «Дрожание», эффект «Размытие», и смену палитры, можно из обычного текста получить изображение «огненной» надписи (рис. 2).

Рис. 2. «Огненная» надпись из обычного шрифта

2. Последовательно применив к белому листу фильтр «Облака», стиль «Найти края» и выбрав режим автоматического подбора уровней чёрного и белого цвета, можно получить вполне реалистичное изображение каменистой поверхности (рис. 3).

Рис. 3. «Каменистая» поверхность

Большинство графических редакторов создают растровые (точечные) изображения, хотя имеют возможности работать и с векторной графикой. Программы-аниматоры и программы для работы с трёхмерной графикой часто используют векторный способ кодирования изображений. Это связано с тем, что при использовании растровой графики существенную часть работы по построению изображения надо делать вручную, в том числе прорисовывать промежуточные кадры в анимации.

Настоящее объёмное (трёхмерное, 3D) изображение проще создать с помощью векторной графики. Этот метод больше походит на черчение, причём часто трёхмерное. С помощью векторной графики объекты строятся из так называемых примитивов - линий, окружностей, кривых, кубов, сфер и т. д. Примитив не нужно рисовать - выбрав пиктограмму с изображением или названием, например, сферы, вы просто задаёте её параметры (координаты центра, радиус, количество граней, составляющих трёхмерные поверхности и т. п.), а уж компьютер чертит её сам.

Технологию создания трёхмерного изображения можно разделить на три основных этапа.

Этап 1 . На этом этапе, который называется каркасной аппроксимацией, строится каркас будущего изображения - производится представление всех криволинейных поверхностей в виде пространственной сети, состоящей из двумерных граней. Чем мельче это разбиение, тем более правдоподобно будет выглядеть картинка.

Этап 2 . Этап геометрических построений поверхностей включает построение сцены: заполнение поверхностей, создание перспективы, учёт влияния источников света и пр.

Этап 3 . На заключительном этапе выбираются материалы (текстуры), в соответствии с которыми происходит раскраска поверхностей, и запускается процесс визуализации (Rendering). Это, как правило, довольно длительная процедура построения реалистичного изображения по созданной каркасной модели и указанным материалам.

Процесс создания трёхмерного объекта и его преобразование в двумерное представление осуществляется совместно центральным процессором и графическим процессором, расположенным на карте видеоадаптера или 3D-акселератора. При этом координаты объекта сначала преобразуются в физические, а затем в 2D-координаты экрана монитора (путём построения различных ортогональных и аксонометрических проекций). После этого 3D-акселератор выполняет раскраску и заполнение каждого пикселя изображения. Этапы создания трёхмерного изображения проиллюстрированы на рис. 4.

3. Аниматоры

Аниматоры (Animator Pro, Power Animator, Animation Works Interactive, Animo и др.) могут работать как с двумерными, так и с трёхмерными изображениями.

В отличие от традиционной анимации, где каждый кадр рисуется вручную, в компьютерной двумерной анимации значительную часть рутинной работы берёт на себя программа.

Рис. 4. Поэтапное создание трёхмерного изображения

Пример. Используя специальные инструменты пользовательского меню программы-аниматора, можно задать движение по траектории (программа создаст соответствующие промежуточные кадры - рис. 5) или плавно изменить палитру в течение нескольких кадров (например, постепенно затемнить изображение или убрать часть цветов).

Рис. 5. Задание движения выделенного объекта-спрайта

Некоторые технологии создания анимационной графики

Классическая анимация. Этот метод представляет собой поочерёдную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно (принцип мультфильма). Он очень трудоёмок из-за необходимости создания каждого рисунка.

Спрайтовая анимация. Это анимация, чаще реализуемая при помощи языка программирования или специального инструментального средства. В спрайтовой анимации отсутствует понятие кадра (принцип подвижных игр). Спрайт представляет собой растровое изображение небольшого размера, которое может перемещаться по экрану независимо от остального изображения (рис. 5).

Морфинг. Это преобразование одного графического образа в другой. Часто выполняется программно. Программа, реализующая специальные математические методы преобразования данных, генерирует заданное количество промежуточных кадров, которое обеспечивает плавный переход начального образа в конечный.

Анимация цветом. Положение объектов не изменяется, меняется лишь цвет.

4. Трёхмерная анимация

Трёхмерная анимация (программы 3D Studio, Power Animator, Truespace, Prisms, Three-D, RenderMan, Crystal Topas и др.) по технологии напоминает кукольную: вы создаете каркасы объектов, накладываете на них материалы, компонуете всё это в единую сцену, устанавливаете освещение и камеру, а затем задаёте количество кадров в фильме и движение предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться.

Пример. Программа 3D Studio позволяет работать с неограниченным числом камер с масштабированием изображения в реальном времени, подвижными камерами; возможно управление углом зрения, а также моделирование крупноформатной камеры с изменяющейся перспективой. 3D Studio позволяет использовать несколько впечатляющих способов работы со светом, например, может задать лучевой источник света, имитирующий падение солнечного света с образованием теней; подсветку неподвижных и движущихся цветных растровых образов и т. д. Движение объектов в трёхмерном пространстве задаётся 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 выдаёт вам готовый фильм. Недостаток, следующий из такой техники создания изображения, - это чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов. 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. Вводятся разнообразные методы «оживления», разрабатываются новые технологии совмещения видеозаписи и анимационных эффектов, используются инструменты точной синхронизации звука и изображения, что позволяет сделать сцены и движения более реалистичными.

Пример. Программа Power Animator использует движение по подобию как один из методов «оживления». Записав на цифровую видеокамеру движения живого актёра, можно «заставить» созданный в аниматоре персонаж повторять их с помощью специальной функции. В результате гном из «Белоснежки» будет двигаться с изяществом выбранного актёра. А если что-то не понравится, есть возможность подредактировать всё по ходу дела.

Технология открытых систем позволяет работать сразу с несколькими пакетами. Можно создать модель в одном пакете, разрисовать её в другом, оживить в третьем, дополнить видеозаписью в четвёртом.

5. Программы двумерного и трёхмерного моделирования

Программы двумерного и трёхмерного моделирования (AutoCAD, Sketch!, Ray Dream Designer, Crystal 3D Designer, AutoStudio и др.) применяются для дизайнерских и инженерных разработок.

Пример. Программу AutoCAD часто рассматривают как графическое ядро систем автоматизированного проектирования (САПР): она реализует основные операции по созданию и редактированию линий, дуг и текста, создает 2D- и ЗБ-модели; автоматизирует решение многих расчётных задач, возникающих в процессе проектирования. В программе Auto Studio к традиционным методам трёхмерной графики добавлены средства редактирования моделей и анимации, разработанные специально для дизайнеров автомобилей.

Средства компьютерного графического моделирования используются конструкторами и архитекторами. Широко применяются они и в научных исследованиях (рис. 4.5.6).

6. Программы для научной визуализации

Программы для научной визуализации (Surfer, Grapher, IRIS Explorer, PV-Wave, Khronos, Data Visualizer, MapViewer и др.) могут быть предназначены для различных целей - от решения проблем муниципального планирования до визуализации солнечных взрывов.

Наиболее часто они применяются:

• для создания поверхностей, описываемых функциями типа z=f(x,y), и графиков, описываемых функциями типа у= f(x);
• для построения цветных карт;
• для создания моделей погодных условий и океана и т. п.

Пример. Пакет Map Viewer позволяет вводить и корректировать карты - изменять масштаб, преобразовывать координаты, а также обрабатывать и выводить в графическом виде числовую информацию, связанную с картами - например, демографические данные.

С помощью пакета Earth Watch можно моделировать и демонстрировать трёхмерную картину метеоусловий над Землей, строить топологические поверхности по космическим снимкам и давать прогноз погоды на неделю вперед (рис. 7).

знать

Каппаратным средствам создания и обработки графических изображений (рисунков, схем, фотографий и пр.) относятся в основном:

Монитор и видеокарта, поддерживающая графический режим отображения;

Видеоадаптеры (видеоускорители);

3D-акселераторы;

Манипуляторы «мышь»;

Сканеры;

Дигитайзеры;

Принтеры и графопостроители (плоттеры).

К программным средствам создания и обработки графических изображений относятся:

Программы двумерной компьютерной живописи - графические редакторы, предназначенные преимущественно для создания и обработки плоскостных (двумерных) статичных изображений;

Средства деловой графики;

Пакеты компьютерной графики для полиграфии - позволяют дополнять текст иллюстрациями разного формата, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством;

Презентационные пакеты, используемые как средства создания разнообразных слайдов для сопровождения докладов, выступлений, рекламных акций;

Программы двумерной анимации, используемые для создания динамических изображений и спецэффектов в кино;

Программы для двумерного и трёхмерного моделирования, применяемые для дизайнерских и инженерных разработок;

Пакеты трёхмерной анимации, используемые для создания рекламных и музыкальных клипов и кинофильмов;

Программы для научной визуализации.

Контрольные вопросы

1. Что относится к аппаратным средствам создания и обработки графических изображений (рисунков, схем, фотографий и пр.)?

2. Какие программные средства создания и обработки графических изображений Вы знаете?

3. Определите, с каким типом графики - векторной или растровой - работает графический редактор, установленный на вашем компьютере. Обладает ли он хотя бы некоторыми функциями аниматора?