20. Роль освещения в трехмерной графике; методы имитации света. Основы управления виртуальными съемочными камерами.

21.Сходства и различия традиционной и трехмерной компьютерной анимации. Дизайн-проектирование анимаций: подготовка сценария; раскадровка; роль звукового ряда в компьютерной анимации. Методы анимации трехмерных образов: управление шкалой времени; настройка ключевых кадров и контроллеров управления анимацией.

Традиционная анимация - Покадровая - смена изображений, создающая впечатление движения картинок. Каждый кадр прорисовывается вручную.

Программная анимация – анимация, при которой изображения меняются с помощью запрограммированной последовательности действий (то есть с помощью алгоритма и переменных). Рисование основных объектов происходит вручную, или импортирование их из коллекций и галерей, после чего применяются программные возможности. Программная онимация может быть двумерной – изображение плоское, либо трехмерной – объемное изображение.

Подготовка сценария

Главное в разработке общего замысла мультипликационного сюжета – поиск наиболее удачных зрительных образов и тех ситуаций, в которых взаимодействуют персонажи, выбор метода и стиля работы, а также определение продолжительности сюжета.

Раскадровка — последовательность рисунков, служащая вспомогательным средством при создании фильмов, мультфильмов, рекламных роликов. Раскадровка в основном служит для получения первого представления о том, как будет выглядеть фильм. Можно определить длительность эпизода, ракурс и цепочку снимаемых эпизодов.

Звук в анимации играет повышенную роль, "оживляя" изобразительный ряд. Звук воздействует как на творческий процесс, так и на сознание и подсознание зрителей. Он может так же придавать реализм сцене.

Методы анимации трехмерных образов 3d Max

Для управления параметрами анимации предназначены специальные панели, расположенные в нижней части программного окна, — панель управления, временная шкала (Time Bar) и шкала треков (Track Bar).

Панель управления содержит кнопки для перехода с кадра на кадр, воспроизведения/остановки анимации, определения режима ее воспроизведения и создания ключей. Настройка режима воспроизведения анимации происходит в окне Time Configuration (Конфигурация шкалы времени)

Временная шкала Time Bar позволяет перейти на нужный кадр и задать ключевые кадры анимации — перемещая с помощью мыши ползунок таймера анимации, можно увидеть движение объектов в сцене. Для перехода к нужному кадру достаточно щелкнуть по нему левой кнопкой мыши или перетащить ползунок — выбранный кадр будет выделен на шкале треков.

Наиболее распространенным методом является создание анимации путем определения последовательности ключевых кадров.

Технология получения анимации предполагает, что нужно задать объект в кадре, то есть связать с определенным моментом времени событие анимации. Затем определить данные кадры как ключевые (keyframes), что и приведет к созданию для объекта ключей анимации, в которых будут зафиксированы особенности его отображения в определенные моменты времени. Помимо ключевых в анимации будут присутствовать и промежуточные кадры (in-betweens), которые формируются программой автоматически и определяют изменение объекта между ключевыми позициями.

Нужно задать требуемую частоту кадров, щелкнув на кнопке Time Configuration и установить для параметра Frame Rate (Кадровая частота) вариант Film. Указать диапазон анимации, введя требуемые значения в полях Start Time (Начало анимации) и End Time (Конец анимации).

Существует также ручной режим установки ключевых кадров. Ключи можно добавлять, удалять, менять траекторию движения и тд.

Контроллеры можно классифицировать несколькими способами:

- по одному параметру против нескольких (хранят значения анимации, указанные пользователем для параметра объекта и для выводных значений во времени)

- по тому, является ли контроллер параметрическим или ключ-базированным (Примером параметрического контроллера является Noise Rotation. Ввод для данного контроллера указывается в диалоге свойств контроллера и включает частоту и силу помех. Эти данные задаются однажды и не изменяются на протяжении всей анимации. С параметрическим контроллером не связываются ключи, и присутствие контроллера обозначается линией диапазона на дорожке параметра в Track View. Вывод контроллера в заданное время основывается на вводных данных, времени и уравнении, реализуемом функцией помех.

Примером ключ-базированного контроллера является Tension/Continuity/Bias (TCB) Rotation. Вводом в данный контроллер является вращение объекта в заданных временных точках. Эти данные обычно обеспечиваются установкой кадра анимации, включением кнопки Animation и вращением объекта. Каждый раз, когда объект вращается в различных кадрах, генерируются новые данные. Эти данные носят название ключей, а данные, указывающие на величину поворота, называются значениями ключей. Наличие ключа отображается точкой на дорожке параметра в Track View.)

- по типу данных контроллера (Типы данных Position и Scale - это выделенные версии типа данных Pomt3 и могут считаться одним и тем же типом, за исключением случая, когда они назначаются контроллерам. Единственное заметное различие между данными контроллерами заключается в том, что тип интерполяции Linear доступен для типов данных Position и Scale, но не доступен для Pomt3.

Тип данных Rotation состоит из четырех значений компонентов, требуемых для кватернионовской математики: значения X, Y и Z вектора и угла вращения вокруг вектора.)

- и по типу интерполяции контроллера.

22. Основы персонажной анимации: классификация типов персонажей; особенности моделирования и анимации персонажей разного типа; обеспечение выразительности поведения. Монтаж анимационных клипов. Программные средства трехмерной компьютерной анимации.

23.Понятие виртуальной реальности. Назначение и задачи интерактивной трехмерной графики и анимации; особенности реализации интерактивной трехмерной графики в сети Интернет. Моделирование трехмерных сцен с элементами интерактивности; разновидности интерактивных действий. Основы языка описания виртуальной реальности (VRML). Программные средства конструирования и просмотра интерактивных трехмерных сцен.

Виртуальная реа́льность (от лат. virtus — потенциальный, возможный и лат. realis — действительный, существующий) — создаваемый техническими средствами мир и передаваемый человеку через его привычные для восприятия материального мира ощущения: зрение, слух, обоняние и другие. Обычно имеется реалистичная реакция на действия пользователя. Объекты виртуальной реальности должны вести себя аналогично объектам материальной реальности. Пользователь может иметь возможность воздействовать на объекты виртуальной реальности.

Трёхмерная графика (3D, 3 Dimensions) — раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.

Назначение и задачи интерактивной трехмерной графики и анимации

• презентации различных продуктов в сети. Задача - дать полноценное о нем представление

• применение трехмерной интерактивной графики, как инструмента подачи информации. Задача - наиболее емко и доступно представить информацию, объяснить необходимые вещи.

• в развлекательных целях. в играх.

Моделирование трехмерных сцен с элементами интерактивности

1.Настраваем рабочую область 3Ds Max (единицы измерения, масштаб сетки)

2.С помощью инструментов моделирования выстраиваем элементы сцены (создаем геометрию)

3.Выставляем внешние и внутренние источники освещения и настраиваем их

4.Присваиваем и настраиваем материалы и текстуры для всех существующих в сцене объектов отдельно (иногда материалы накладывают до выставления источником освещения. В этом случае сложно определить насколько хорошо материал наложен, т.к. часто он плохо или совсем не отображается на рендерах)

5.Выставляем камеры

6.Настраиваем визуализацию

7.Вставляем вспомогательные VRML-объекты

8.Экспортируем в VRML

9.Тестируем полученную интерактивную сцену в VRML-браузере

10.При необходимости редактируем файл в текстовом редакторе

Основы языка описания виртуальной реальности (VRML)

Язык VRML (Virtual Realty Modelling Languagy) предназначен для описания трехмерных изображений и оперирует объектами, описывающими геометрические фигуры и их расположение в пространстве.

Vrml-файл представляет собой обычный текстовый файл, интерпретируемый браузером. Поскольку большинство браузеров не имеет встроенных средств поддержки vrml, для просмотра Vrml-документов необходимо подключить вспомогательную программу - Vrml-браузер.

Как и в случае с HTML, один и тот же vrml-документ может выглядеть по-разному в разных VRML-браузерах.

Существует немало VRML-редакторов, делающих удобней и быстрее процесс создания Vrml-документов, однако несложные модели, рассматриваемые в данной статье, можно создать при помощи самого простого текстового редактора.

В VRML приняты следующие единицы измерения:

• Расстояние и размер: метры

• Углы: радианы

• Остальные значения: выражаются, как часть от 1.

• Координаты берутся в трехмерной декартовой системе координат.

VRML-документ имеет расширение *.wrl - это текстовый файл*, начинающийся строкой #VRML V2.0 utf8.

Далее следует описание сцены, располагающееся в виде иерархической структуры. Основные "кирпичи" для построения сцены называются узлами. VRML97 поддерживает 54 типа узлов. Узлы описывают геометрические примитивы, внешний вид объектов, узлы звука и его свойств, узлы-манипуляторы и др. Геометрические примитивы: параллелепипед, сфера, цилиндр, конус, а также поверхности, определенные несколькими точками.

Внешний вид объектов: цвет, прозрачность, текстуры и др. В качестве текстур могут выступать не только картинки типа GIF или JPEG, но и видеоизображения типа AVI или MPEG. В сочетании с узлом звука эти особенности открывают новые возможности для разработчиков.

Немаловажную роль в 3D-сцене играет освещение. В VRML97 существует 3 типа освещения. Направленный свет имитирует солнечный. Источник света находится на бесконечном расстоянии и освещает сцену параллельными лучами. Точечный источник - аналог лампочки. Имеет определенное положение в пространстве, которое определяется в его описании. Также определяется максимальное расстояние освещения и форма его затухания.

Прожектор - имитация направленного источника освещения. Кроме стандартных свойств имеет еще и угол, которым определяется коническая форма освещения. Также есть и угол, определяющий размытие краев пятна света от источника. В VRML можно создать (описать) внешний вид земли и неба: цвет (или текстура) и угол наклона. Можно также создать туман, т.е. объекты, удаляющиеся от смотрящего, будут постепенно исчезать, руководствуясь параметрами, определенными в узле тумана.

Программные средства конструирования и просмотра интерактивных трехмерных сцен.

Internet Space Builder (ISB) - это редактор трехмерных сцен для Интернета, позволяющий достаточно легко создавать трехмерные сцены, полностью совместимые со стандартом VRML 2.0.

Другие VRML-редакторы:

• VRMLPad

• Cosmo Worlds

• Platinum VRCreator

• RenderSoft VRML Editor

• V-Realm Builder

VRml-браузер позволяет просматривать VRML-сцены и осуществлять интерактивное управление внутри нее: перемещение, развороты, повороты виртуальной головой, управление отдельными объектами сцены (толкать, брать предметы и т.д.)

Самые популярные VRML-браузеры:

• Cosmo Player (Cosmo Software)

• Cortona VRML client (ParallelGraphics)

• blaxxun contact (blaxxun interactive)

• WorldView (Intervista)