Хранение компьютерной анимации

III МЕЖДУНАРОДНАЯ
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ПОИСК»
Направление: математика и информационные технологии
Тема: «КОМПЬЮТЕРНАЯ АНИМАЦИЯ»
Кособокова Екатерина
МАОУ гимназия № 18 г. Нижний Тагил
1 класс
Научный руководитель:
Кособокова Т.Ф.,
учитель информатики,
МАОУ гимназии № 18
г. Нижний Тагил
2014-2015 учебный год
Оглавление
Введение ................................................................................................................. 3
Теоретическая часть .............................................................................................. 4
Что такое анимация. История возникновения.................................................... 4
Что такое компьютерная анимация. История создания. .................................. 7
Технологии создания анимации. ......................................................................... 9
Программное обеспечение для создания компьютерной анимации .............. 12
Практическая часть ............................................................................................. 13
Заключение .......................................................................................................... 15
Список литературы ............................................................................................. 16
Аннотация
В ходе работы над проектом нами были рассмотрены понятия анимация и
компьютерная анимация, а так же с историей их возникновения.
Также мы
познакомились с программным обеспечением, которое позволяет создавать
компьютерную анимацию.
Мы создали несколько гиф-анимаций с помощью программ Paint и Gimp.
2
Введение
Мы настолько привыкли видеть фильмы, рекламные ролики, видеоклипы,
игры, в которых присутствует компьютерная анимация, созданная при помощи
определенных программ, что приходится удивляться, 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. Под определение «компьютерная анимация» подходят различные
технологии. 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. Однако даже самый совершенный компьютер остается всего лишь
инструментом. Многие считают, что будущее – за компьютерными технологиями,
и все же то, каким получится фильм, зависит только от сидящего за компьютером
человека.
Цель работы: изучить основные понятия компьютерной анимации и
разработать алгоритм создания анимированного изображения в конкретной
программе.
Задачи:

изучить литературу и Интернет-источники по теме проекта;

рассмотреть понятие «компьютерная анимация» и способы ее
создания;

Познакомиться с программным обеспечением, позволяющим создать
компьютерную анимацию;

Создать компьютерную анимацию, используя программы Paint и
Gimp.
3
Теоретическая часть
Что такое анимация. История возникновения.
Анимация (animation) – от латинского «anima» - душа, анимация означает
оживление или одушевление.
Итак, анимация – это воспроизведение последовательно сменяющих друг
друга кадров, создающее впечатление движущегося изображения. Программы,
которые помогают сделать анимированное изображение, всего лишь выставляют
в цепочку уже подготовленные заранее картинки.
Если взять множество похожих изображений и быстро сменять их друг за
другом, то при определённой скорости смены человек будет воспринимать
происходящее как плавное движение или изменение объекта на рисунке. Эффект
движущегося изображения возникает при частоте смены более 16 кадров в сек,
но, оптимальная скорость смены для человека равна 24 изображения в секунду.
Первые
попытки
запечатлеть
движение
в
рисунках
относят
к
палеолитическим пещерным рисункам, где животных изображали с множеством
ног, перекрывающих друг друга (рисунок 1). В Иране был найден глиняный
сосуд, возраст которого оценивается в 5тыс. лет. На стенах сосуда сделано 5
изображений козла в движении (рисунок 2).
Рисунок 1.Пещерный рисунок
Рисунок 2. Глиняный сосуд.
Были заявления о том, что эти рисунки необходимо назвать первыми
примерами анимации, однако, это не совсем корректно, так как не было
оборудования, способного показать эти рисунки в движении. Первые упоминания
о таких устройствах относят ко второму веку нашей эры – в Китае примерно в
180 г.н.э. изобрели зоетроп (рисунок 3). История анимации начинается с 1877
года, когда во Франции инженер – самоучка создал и представил публике первый
4
праксиноскоп (рисунок 3). В 19 веке были также изобретены и стали первыми
популярными устройствами для проигрывания анимации фенакистископ и
кинеограф (рисунок 3). Фенакистоскоп использует набор вращающихся щелей,
чтобы показать наблюдателю последовательнгость изображений посредством
помещения двух дисков, вращающихся вместе, на одну ось; на одном диске
имеются щели, на другом – изображения. Наблюдатель смотрит вдоль оси
вращения, так что щели проходят перед его глазами, и может видеть
последовательность изображений с другого диска. Праксиноскоп использует
набор вращающихся зеркал внутри большого цилиндра с изображениями,
смотрящими в сторону зеркал. Расположены зеркала таким образом, что
показывают изображения наблюдателю.
Рисунок 3 – слева направо: современный вариант зоетропа, кинеограф, праксиноскоп,
фенакистоскоп
Бурное развитие анимации началось в начале 20 века. Сразу несколько
человек примерно в одно время и независимо друг от друга начали работу над
созданием анимационных фильмов. Джордж Мелис случайно изобрел технику
съемки, называемую «остановка-движение». Суть этой техники заключалась в
следующем: Мелис снимал кадр, затем менял что-то в снимаемой сцене, затем
снимал следующий кадр и так далее. После чего, быстро сменяя эти кадры,
добивался анимационного эффекта. Американец Стюарт Блэктон анимировал дым
в сцене в 1900 году. Винсер Мак Кей, вероятно, создал первый анимационный
мультфильм в 1906 году. Уолт Дисней был первым, кто использовал звук в
анимации. Дисней также был одним из первых в использовании цвета в анимации.
Одним
из
изобретение
наиболее
существенных
многоплоскостной
нововведений
камеры,
5
студии
позволявшей
Диснея
получать
было
эффекты
вытянутых форм фигур и глубины. Его студией создано множество анимаций,
персонажи которых известны по сей день (Микки Маус, Том и Джерри, Плутто,
Гуффи и т.д.). Коммерческий успех первых аниматоров широкого показа создал
почву для появления новых анимационных студий. К 1930 году уже
функционировало множество таких студий, среди которых – функционирующие
по сей день Universal Pictures, Paramount, Warner Brothers и др.
Первым русским аниматором ─ мультипликатором считается художник и
оператор Владислав Александрович Старевич, который в 1910-х годах разработал
особую художественную технику и прием для постановки и съёмки объёмной
кукольной мультипликации. Им были созданы первые в мире объёмномультипликационные фильмы.
Советская графическая анимация (мультипликация) возникла в 1924-1925
годах. Первые фильмы были сделаны художником А. Бушкиным. Художникимультипликаторы А. Бушкин и А.Г. Иванов для создания некоторых фильмов
пользовались
весьма
несложной,
но
выразительной
техникой
плоских
марионеток. Из плотной бумаги или картона вырезали плоские марионетки, в
местах сочленений их скрепляли шарнирами. Марионетка накладывалась либо на
стекло съёмочного стола, за которым находился рисованный фон или панорама,
либо непосредственно на рисованную декорацию − место действия для
персонажей фильма.
В 1936 году в Москве по решению правительства была создана специальная
студия рисованных фильмов "Союзмультфильм". В этот период художникимультипликаторы в своих работах постепенно начинают осваивать цвет (выходят
первые цветные детские фильмы "Сладкий пирог" (1937, реж. Д. Бабиченко),
"Красная шапочка" (1937, реж. В. и 3. Брумберг), "Маленький Мук" (1938, реж. О.
Ходатаева) и мн. др.). С 1969 года на "Союзмультфильме" А. Котеночкин создаёт
многосерийный фильм "Ну, погоди!"
В настоящее время анимация используется в разных сферах нашей жизни:
• в рекламе,
• обучении,
6
• искусстве,
• фильмах,
• видео,
• Интернете,
• мультимедийных презентациях.
Что такое компьютерная анимация. История создания.
Анимация это западное название мультипликации. Это слово произошло от
английского animation, что переводится как «оживление, одушевление».
Раньше анимацию создавали вручную — карандашом и тушью на кальке.
Потом стали применять компьютеры. В начале,
использовали большие
компьютеры, они назывались мейнфреймы. Потом создатели мультфильмов
перешли на мощные графические станции.
А в наше время для того чтобы создать простой анимационный фильм,
достаточно мощности обычного персонального компьютера.
Анимация
(от
фр.
animation
-
оживление,
одушевление)
-
вид
киноискусства, в котором фильм создается путем покадровой съемки рисунков
или кукольных сцен. Аниматор, словно актер, играет свою роль, вселяя жизнь в
неподвижного персонажа, душу, наделяя характером и повадками, переживая
вместе с ним каждую долю секунды жизни в сцене.
У анимации есть своя история, так создателем технологии выполнения
мультфильмов кадр за кадром считается Э.Рейно. Но наиболее широкое
распространение анимация получила во времена Уолта Диснея. Принципы
анимации, которые он использовал, стали настолько результативными, что они до
сих
пор
Существует
считаются
несколько
основой
видов
основ
анимации:
для
Традиционная,
мультипликатора.
Стоп-кадровая,
Компьютерная. Компьютерная и Традиционная - по-сути, одно и то же, только
Традиционная рисуется руками на бумаге, а Компьютерная - на планшете, в какойлибо программе. Анимация - сложный процесс, занимающий очень много
времени. Наиболее трудоемкой в исполнении считается Традиционная анимация,
7
поэтому она сейчас используется очень редко. В Компьютерной анимации все
намного проще.
Компьютерная анимация – вид анимации, создаваемый при помощи
компьютера на основе компьютерной графики.
Возникшая еще в 1950-х годах компьютерная графика некоторое время
существовала именно как отдельная наука, не имевшая конкретных практических
применений. Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для
работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки
изображений. В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию
первой компьютерной игры с графикой – игры «Spacewar» («Космические
войны»). В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программноаппаратный комплекс, который позволял рисовать точки, линии и окружности на
трубке цифровым пером.
Первые работы по компьютерной анимации в СССР связаны с именем
Юрия Баяковского. В 1964 году Юрий Матвеевич выполнил первую в СССР
работу по компьютерной графике. Это была как раз анимация, небольшой фильм
об обтекании цилиндра плазмой.
В начале 70-х годов несколько значительных работ по компьютерной
анимации были произведены в США (в штате Юта): анимированная рука и лицо,
созданные Эдвин Кэтмулом в 1972году, идущая и говорящая фигура, сделанная
Берри Веслером в 1973 году, говорящее лицо, созданное Фредом Парком в 1974
году. По нынешним меркам качество изображения анимации было примитивным,
однако для той поры это были впечатляющие результаты.
В конце 70-х годов Нью-Йоркский технологический институт начал работу
над проектом создания фильма «The works», полностью созданным с помощью
компьютера с использованием трехмерной компьютерной анимации.
К 1980-м годам заметно продвинулось аппаратное обеспечение. В это же
время графические программы становились все более сложными. Начинают
выходить
фильмы,
в
которых
все
чаще
используются
компьютерные
спецэффекты: имитация торнадо, превращения в вампиров, летающие персонажи,
8
персонажи без ног и т.д. Очень
анимации
важным
направлением в
компьютерной
является создание искусственного человека, неотличимого от
настоящего.
На сегодня компьютерная анимация получила широкое применение как в
области развлечений, так и в производственной, научной и деловой сферах.
Технологии создания анимации.
В настоящее время существуют различные технологии создания анимации:

Классическая (традиционная) анимация;

Стоп-кадровая (кукольная) анимация;

Спрайтовая анимация;

Морфинг;

Цветовая анимация;

3D-анимация;

Захват движения (Motion Capture ).
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 (рис.4).
Рисунок 4 – технология классической анимации
Стоп-кадровая (кукольная) анимация. Размещенные в пространстве
объекты фиксируются кадром, после чего их положение изменяется и вновь
фиксируется (рисунок 5).
9
Рисунок 5. Стоп-кадровая (кукольная анимация).
Спрайтовая
анимация
реализуется
при
помощи языка программирования.
Морфинг – преобразование одного объекта в другой за счет генерации
заданного количества промежуточных кадров (рисунок 6).
Рисунок 6 - Морфинг Джорджа Буша в лицо Барака Обамы.
Цветовая анимация – при ней изменяется лишь цвет, а не положение
объекта (рис.7).
Рисунок 7.
3D-анимация - это объёмная компьютерная
графика, созданная в трёхмерном пространстве.
Создается при помощи специальных программ
(например,
3D
MAX).
Все
визуальные
преобразования здесь происходят с помощью трёх
матриц (матрицы поворота, сдвига и масштабирования).
Рисунок 8
10
Захват
направление
возможность
движения
анимации,
передавать
–
которое
первое
дает
естественные,
реалистичные движения в реальном времени.
Датчики прикрепляются на живого актера
так, чтобы положение ключевых точек на
нём было легко обнаружить и зафиксировать
в любой момент времени. Координаты актера и его ориентация в пространстве
передаются на компьютер, и анимационные модели оживают.
Рисунок 9 - технология захвата
11
движения.
Программное обеспечение для создания компьютерной анимации
Хранение компьютерной анимации
Компьютерная анимация может храниться:
- в универсальных графических файлах (например, в формате GIF) в виде
набора независимых изображений,
- либо в специализированных файлах соответствующих пакетов анимации
(swf, 3ds Max, Blender, Maya и т. п.) в виде текстур и отдельных элементов,
- либо в форматах, предназначенных для просмотра (FLIC (англ.)) и
применения в играх (Bink).
- Также, анимация может сохраняться в форматах, предназначенных для
хранения видео (например, AVI, MPEG-4).
Компьютерная анимация создается с помощью специальных программ. Их
достаточно много. Условно можно выделить два или три вида программного
обеспечения для создания анимации:
1.
Программы,
позволяющие
создавать
анимацию
из
готовых
изображений (различные gif-аниматоры, например, Microsoft GIF Animator).
2.
Программы, позволяющие создавать 2D анимацию (например,
Macromedia Flash, Adobe Flash CS4, Synfig).
3.
Программы, позволяющие создавать 3D анимацию (например,
Autodesk 3ds Max, Blender).
12
Практическая часть
В ходе работы над проектом мы выяснили, что процесс разработки GIFанимации состоит из двух этапов:
• Создание отдельных изображений, в которых от кадра к кадру происходят
некоторые изменения.
• Соединение отдельных кадров в последовательность с помощью
программы, создающей итоговый файл формата GIF.
Итак, мы попробовали создать гиф-анимацию «Паровоз».
Сначала мы создали кадры нашей анимации с помощью программы Paint.
13
А затем приступили к созданию гиф-анимации. Мы придерживались
следующего алгоритма.
Создание gif-анимации в программе Gimp-2.6
Все кадры находятся в одной папке. Нумерация файлов обязательно.
Открыть программу GIMP-2.6: ярлык на рабочем столе.
В программе Gimp: Файл/Открыть как слои (выделить все кадры)/Открыть
Файл/Сохранить как
Выберите Тип файла (по расширению) / Изображение Gif-Image /
Сохранить
6. Сохранить как анимацию /Экспорт
7. Задержка между кадрами 200 Миллисекунд / Сохранить
1.
2.
3.
4.
5.
В итоге у нас получился мини-мультик про паровозик, который прячется в
туннеле.
Алгоритм создания гиф-анимации – универсален.
ПО аналогии мы создали анимашку «Часики»
14
Заключение
В ходе работы над проектом нами были рассмотрены понятия анимация и
компьютерная анимация, а так же с историей их возникновения.
Также мы
познакомились с программным обеспечением, которое позволяет создавать
компьютерную анимацию.
Мы создали несколько анимаций с помощью программ Paint и Gimp.
В перспективе мы планируем изучить технологии создания анимации в
других программах.
15
Список литературы
1.
http://edugalaxy.intel.ru/?automodule=blog&blogid=25&showentry=4235
2.
http://kaltan.ucoz.com/load/grafika/skachat_toon_boom_animation_ish_1_
2_na_russkom/10-1-0-1029
3.
www.klyaksa.net
4.
www.it-n.ru
5.
www.allbest.ru
6.
www.alleng.ru
7.
www.orakul.spb.ru
8.
www.markbook.chat.ru
9.
ru.wikipedia.org/wiki/ Компьютерная_графика
10.
Бубнов А.Е. Компьютерный дизайн. Основы, Мн: Знание, 2008 г.
11. Жексенаев А.Г.
Основы работы в растровом редакторе
GIMP (ПО для обработки и редактирования растровой графики):
Учебное пособие. — Москва: 2008. — 80 с.
12.
Кричалов А.А. Компьютерный дизайн. Учебное пособие, Мн.: СТУ
МГМУ, 2008 г.
13.
Стоянов П.Г. Работа с цветом и графикой, Мн.: БГУИР, 2008 г.
16