Онлайн визуализация объемных объектов

ФГБОУ ВО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева»

физико-математический факультет

направление подготовки 050100.65 «Педагогическое образование»

профиль «Информатика. Математика»

Физико-математический факультет

Кафедра информатики и ВТ

РЕФЕРАТ

              ОНЛАЙН ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ

Выполнила: студентка 5 курса группы МДИ – 112 Данилкина Л.Е.

Проверила: Кормилицына Т.В.

Саранск

                                                2016

Компьютерная графика появилась достаточно давно - уже в 1960-ых годах существовали полноценные графические системы. Сегодня принято пользоваться терминами «компьютерная графика» и «компьютерная анимация». Понятие «компьютерная графика» включает все виды работ со статическими изображениями, «компьютерная анимация» имеет дело с динамически изменяющимися изображениями.graphics - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ. (Борковский А.В. "Англо-русский словарь по программированию и информатике")animation - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.( "Англо-русский словарь по вычислительной технике" п/р Е.К. Масловского)

1.Назначение компьютерной графики

По своему "профессиональному" назначению средства компьютерной графики и анимации можно подразделить на следующие группы: пакеты компьютерной графики для полиграфии; программы двумерной компьютерной живописи; презентационные пакеты; программы двумерной анимации, используемые для создания динамических изображений и спецэффектов в кино; программы для двумерного и трехмерного моделирования, применяемые для дизайнерских и инженерных разработок; пакеты трехмерной анимации, используемые для создания рекламных и музыкальных клипов и кинофильмов; комплексы для обработки видеоизображений, необходимые для наложения анимационных спецэффектов на видеозапись; программы для научной визуализации. Программы компьютерной графики и анимации представляют профессиональный интерес для художников и дизайнеров, полиграфистов и кинематографистов, разработчиков компьютерных игр и создателей образовательных программ, ученых, а также любых специалистов, которым необходимо создавать, использовать и обрабатывать самые разнообразные изображения.

Основные функции и возможности 3d программ:

-Моделирование трехмерной графики

-Создание трехмерной модели сцены и объектов в ней

-Рендеринг (визуализация) - построение проекции модели

-Обработка и редактирование изображений

-Вывод полученного изображения на устройство вывода - принтер, дисплей.

2.Трехмерная анимация

Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную: вы создаете каркасы объектов, накладываете на них материалы, компонуете все это в единую сцену, устанавливаете освещение и камеру, а затем задаете количество кадров в фильме и движение предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться. Движение объектов в трехмерном пространстве задается 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 выдает вам готовый фильм. Недостаток, следующий из такой техники создания изображения - это чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.

3.Технология создания реалистичных трехмерных изображений

В отличие от двумерной анимации, где многое может быть нарисовано от руки, в трехмерной объекты слишком гладкие, их форма слишком правильная и движутся они по слишком "геометрическим" траекториям. Правда, эти проблемы преодолимы. В анимационных пакетах улучшаются средства визуализации, обновляются инструменты для создания спецэффектов и увеличиваются библиотеки материалов. Для создания "неровных" объектов, например, волос или дыма, используется технология формирования объекта из множества частиц. Вводится инверсная кинематика и другие техники оживления, возникают новые методы совмещения видеозаписи и анимационных эффектов, что позволяет сделать сцены и движения более реалистичными. Кроме того, технология открытых систем позволяет работать сразу с несколькими пакетами. Можно создать модель в одном пакете, разрисовать ее в другом, оживить в третьем, дополнить видеозаписью в четвертом. И, наконец, функции многих профессиональных пакетов можно сегодня расширить с помощью дополнительных приложений, написанных специально для базового пакета.

4.Программы для создания трехмерных графических объектов

4.2Electric Image, SoftImage

Для создания трехмерной анимации на компьютерах IBM и Macintosh удобно пользоваться и пакетом Electric Image Animation System, включающим большой комплекс анимационных средств, спецэффекты, инструментарий для работы со звуком и генератор шрифтов с настраиваемыми параметрами. Хотя у этой программы нет средств моделирования, но зато есть возможность импорта свыше тридцати различных форматов моделей. Пакет также поддерживает работу с иерархическими объектами и средствами инверсной кинематики. В свою очередь, программа Softimage 3D фирмы Microsoft работает на платформах SGI и Windows NT. Она поддерживает моделирование на базе полигонов и сплайнов, создание спецэффектов, работу с частицами и технологию переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей.

4.3Infini-D для Macintosh

Осваивать компьютерную трехмерную анимацию на платформе Macintosh можно начинать с программы Infini-D фирмы Specular. Infini-D поддерживает три основных процесса: создание трехмерных объектов, визуализацию и анимацию. Пакет допускает шесть базисных элементов, из которых вы можете конструировать свои трехмерные объекты, а также дополнительный редактор, позволяющий создавать собственные "строительные блоки". Собственные библиотеки Infini-D содержат большой выбор типов закраски и текстур, а, кроме того, вы можете создавать новые цветовые гаммы и импортировать материалы (например, с помощью сканера).

4.4LightWave 3D, SoftImage 3D и Media Studio на SGI

На компьютерах Silicon Graphics есть несколько крупных программ 3D-анимации. Относительно "старый" пакет LightWave 3D, созданный фирмой NewTek работает как в среде Windows, так и на SGI, имеет дружественный интерфейс, сильные средства моделирования, анимации и визуализации, хорошую библиотеку объектов и текстур, а также позволяет создавать VRML-файлы, что позволяет работать с ним в сети.

Среди других сильных программ трехмерной анимации на SGI необходимо отметить пакет Media Studio той же фирмы AliasWavefront, соединивший в себе несколько современных программ моделирования, анимации, создания спецэффектов и визуализации фирмы Wavefront. Один из конкурентов пакетов PowerAnimator и Media Studio - программа Softimage 3D фирм Softimage и Microsoft работает на платформах SGI и WindowsNT. Softimage 3D поддерживает моделирование на базе полигонов и сплайнов, создание спецэффектов, работу с частицами и технологию переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей

4.5PowerAnimator на SGI

Одна из программ современной трехмерной анимации на SGI - это пакет PowerAnimator фирмы AliasWavefront. Его средства моделирования, поддерживающие работу со сложными иерархическими объектами и поверхностями, представляют собой один из наиболее мощных и удобных комплексов инструментов. Пакет позволяет создавать реалистичные образы, в частности, благодаря отличным возможностям освещения - направленного и рассеянного, с использованием бликов и других эффектов. Пакет поддерживает богатые средства затенения и техники придания реалистичности поверхностям, которые позволяют оживить гладкие и жесткие конструкции, неизбежно выдающие свое компьютерное происхождение. Возможен предварительный "быстрый" рендеринг. PowerAnimator содержит богатые инструменты анимации объектов, источников света и камер, отличный инструментарий для работы с частицами и автоматизации анимации.

4.6SketchUp 8

- программа для моделирования относительно простых трёхмерных объектов - строений, мебели, интерьера. Существуют две версии программы - бесплатная, ограниченная по функциональности (прежде всего относительно экспортирования в другие форматы), и платная SketchUp Pro. компьютерный графика трехмерный анимация- программа для быстрого создания и редактирования трехмерной графики. Проекты SketchUp сохраняются в формате *.skp.

По сравнению со многими популярными пакетами, данный обладает рядом преимуществ, заключающихся, в первую очередь, в почти полном отсутствии окон предварительных настроек. Все геометрические характеристики задаются с клавиатуры во время или сразу после окончания действия инструмента. Эта особенность позволяет избежать необходимости настраивать каждый инструмент перед его применением, а затем редактировать возможные неучтённые ошибки, но в то же время это достоинство оборачивается недостатком, когда возникает потребность в массовом изменении геометрии созданных объектов. Тем не менее, такие ситуации возникают редко, а их исправление средствами пакета не составляет большого труда.

Данный пакет очень удобен для начинающих, малознакомых с трёхмерным моделированием людей.

4.7Компьютерная графика для рисования на SGI: StudioPaint 3D

Среди программ компьютерной живописи для SGI особое место занимает пакет StudioPaint 3D фирмы AliasWavefront, который позволяет рисовать различными инструментами ("кистями") в реальном времени прямо на трехмерных моделях. Пакет работает с неограниченным количеством слоев изображения и предоставляет 30 уровней отмены предыдущего действия (undo), включает операции цветокоррекции и "сплайновые кисти", "мазок" которых можно редактировать по точкам как сплайн. StudioPaint 3D поддерживает планшет с чувствительным пером, что дает возможность художнику сделать традиционный эскиз от руки, а затем позволяет перенести рисунок в трехмерные пакеты для моделирования или анимации и построить по эскизу трехмерную модель.

5.Основные понятия

Инверсная кинематика - процесс определения параметров связанных гибких объектов для достижения необходимой позиции, ориентации и расположения этих объектов. Инверсная кинематика является типом планирования движения <#"justify">-Набор объектов

-Набор источников света

-Набор текстур

-Набор камер (хотя обычно используется одна)

Windows NT - линейка операционных систем <#"center">Заключение

Любое изображение на мониторе становится плоским. Трёхмерная графика существует лишь в нашем воображении, так как то, что мы видим на мониторе - это проекция трёхмерной фигуры, а уже создаём пространство мы сами.

Трехмерная графика - это целая наука, область, в которой можно совершенствовать свои знания и умения на протяжении всей жизни. Поэтому здесь приведена краткая характеристика некоторых программ. Тем не менее для каждого программного обеспечения характерен свой специфический набор средств, определяющий область, в которой 3D-редактор удобно применять.

Список используемых источников

1.     http://3d.demiart.ru

2.     http://algolist.manual.ru

3.     http://bourabai.kz

4.     http://postupim.ru

5.     http://ru.wikipedia.org

6.     http://works.tarefer.ru/