Курсовая работа: Особенности компьютерной графики. Методы компьютерной графики компьютерные игры реферат

Реферат: "Графические возможности компьютера"

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1. Направления и виды компьютерной графики

2. Компьютерная графика в производстве

3. Компьютерная графика в архитектуре

4. Компьютерная графика в науке и медицине

5. Компьютерная графика в искусстве, кино, анимации и Web-дизайне

Заключение

Список использованных источников

Введение

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, — компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности.

В наши дни средства компьютерной графики позволяют создавать реалистические изображения, не уступающие фотографическим снимкам. Создано разнообразное аппаратное и программное обеспечение для получения изображений самого различного вида и назначения — от простых чертежей до реалистических образов естественных объектов. Компьютерная графика используется практически во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности восприятия и передачи информации. Применение ее для подготовки демонстрационных слайдов уже считается нормой. Трехмерные изображения используются в медицине (компьютерная томография), картографии, полиграфии, геофизике, ядерной физике и других областях. Телевидение и другие отрасли индустрии развлечений используют анимационные средства компьютерной графики (компьютерные игры, фильмы). Общепринятой практикой считается также использование компьютерного моделирования при обучении пилотов и представителей других профессий (тренажеры). Знание основ компьютерной графики сейчас необходимо и инженеру, и ученому.

Компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает «локомотивом», тянущим за собой всю компьютерную индустрию.

1. Направления и виды компьютерной графики

В современной компьютерной графике можно выделить следующие основные направления: изобразительная компьютерная графика, обработка и анализ изображений, анализ сцен (перцептивная компьютерная графика), компьютерная графика для научных абстракций (когнитивная компьютерная графика, т. е. графика, способствующая познанию).

Изобразительная компьютерная графика своим предметом имеет синтезированные изображения. Основные виды задач, которые она решает, сводятся к следующим:

— построение модели объекта и формирование изображения;

— преобразование модели и изображения;

— идентификация объекта и получение требуемой информации.

Обработка и анализ изображений касаются в основном дискретного (цифрового) представления фотографий и других изображений. Средства компьютерной графики здесь используются для:

— повышения качества изображения;

— оценки изображения — определения формы, местоположения, размеров и других параметров требуемых объектов;

— распознавания образов — выделения и классификации свойств объектов (при обработке аэрокосмических снимков, вводе чертежей, в системах навигации, обнаружения и наведения).

Анализ сцен связан с исследованием абстрактных моделей графических объектов и взаимосвязей между ними. Объекты могут быть как синтезированными, так и выделенными на фотоснимках. К таким задачам относятся, например, моделирование «машинного зрения» (роботы), анализ рентгеновских снимков с выделением и отслеживанием интересующего объекта (внутреннего органа), разработка систем видеонаблюдения.

Когнитивная компьютерная графика — только формирующееся новое направление, пока еще недостаточно четко очерченное. Это — компьютерная графика для научных абстракций, способствующая рождению нового научного знания. Технической основой для нее являются мощные ЭВМ и высокопроизводительные средства визуализации.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Пример векторного рисунка Пример растрового рисунка Фрактальное дерево

Векторные изображения (также называемые объектно-ориентированными) определяются математически как векторы -- наборы точек, соединенных линиями. Векторы -- объекты, описываемые величиной (размером) и направлением (углы, кривизна и так далее). Файлы, в которых хранятся векторные образы, представляют собой списки строк с информацией относительно их расположения, формы, направления, длины, цвета и других данных. Графические элементы векторного файла как раз и называются объектами. Каждый объект представляет из себя самостоятельную систему и обладает всеми свойствами включенными в его описание.

Поскольку каждый объект является самостоятельной системой, его можно перемещать и многократно изменять его свойства, сохраняя при этом первоначальное качество и четкость изображения и не влияя на другие объекты иллюстрации. Векторные иллюстрации всегда отображаются с максимальным разрешением, которого позволяет достичь устройство вывода (например принтер или монитор). Это означает, что качество их не зависит от разрешения иллюстрации.

Растровые изображения, также называемые рисованными, состоят из отдельных точек (элементов изображения), именуемых пикселями, которые создают узор за счет различного положения и окраски. При увеличении изображения можно увидеть составляющие его отдельные квадратики. Увеличение размера растрового изображения происходит за счет увеличения каждого элемента, что огрубляет все линии и формы. Однако при большем удалении цвет и форма растрового изображения будут выглядеть сплошными.

В отличие от векторных иллюстраций, работая с растровыми изображениями, можно корректировать мелкие детали, производить значительные изменения и усиливать различные эффекты.

Поскольку каждый элемент изображения имеет собственный цвет, то, изменяя выбранную область по одному элементу, можно создавать фотографические эффекты, такие как затенение и усиление цвета.

Уменьшение размера растрового изображения, как и увеличение, также искажает начальный вид, поскольку для уменьшения общего размера изображения часть его элементов удаляется.

Кроме того, поскольку растровое изображение создано из упорядоченно расставленных точек, нельзя манипулировать его отдельно взятыми частями (то есть перемещать их), не нарушая целостности всего изображения.

Фрактальная графика основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графикаизучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

2. Компьютерная графика в производстве

В промышленном производстве давно царит жесткая конкуренция. Чтобы выжить в этих нелегких условиях предприятиям приходится как можно быстрее выпускать новые изделия, снижать их себестоимость и повышать качество. Здесь компьютерная графика пришлась как нельзя кстати. Были разработаны системы автоматизированого проектирования (САПР), позволяющие облегчить весь цикл разработки изделий -- от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Поэтому сейчас без САПР не обходится ни одно конструкторское или промышленное предприятие. Они помогают создавать товары, без которых невозможно представить нашу повседневную жизнь: автомобили, самолеты, бытовые приборы, промышленное оборудование и, следовательно, являются одной из движущих сил современной промышленности и мировой экономики. Идея автоматизировать проектирование зародилась в конце 50-х годов прошлого века, почти одновременно с появлением коммерческих компьютеров. А уже в начале 60-х ее воплотила компания General Motors в виде первой интерактивной графической системы подготовки производства. В 1971 г. создатель этой системы доктор Патрик Хэнретти основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS) и разработал методики, которые составили основу большинства современных САПР.

Одновременно стали появляться и первые CAM-программы, позволяющие частично автоматизировать процесс производства с помощью программ для станков с ЧПУ, и CAE-продукты, предназначенные для анализа сложных конструкций. Так в 1971 г. Компания MSC. Software выпустила систему структурного анализа MSC Nastran, которая до сих пор занимает ведущее положение на рынке CAE.

К середине 80-х годов системы САПР для машиностроения обрели форму, которая существует и сейчас. Появление микропроцессоров положило начало революционным преобразованиям в области аппаратного обеспечения -- наступила эра персональных компьютеров.

Но в массовый продукт они превратились лишь тогда, когда компания Autodesk разработала свой знаменитый пакет AutoCAD стоимостью всего 1 тыс. долл. Наиболее бурное развитие САПР происходило в 90-х годах, когда Intel выпустила процессор Pentium Pro, а Microsoft -- систему Windows NT. Тогда на поле вышли новые игроки «средней весовой категории», которые заполнили нишу между дорогими продуктами, обладающими множеством функций, и программами типа AutoCAD. В результате сложилось существующее и поныне деление САПР на три класса: тяжелый, средний и легкий. Такая классификация возникла исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами постепенно стираются, они продолжают существовать, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям. Следует добавить, что кроме универсальных САПР также выпускаются и различные специализированные продукты, например, для инженерного анализа, расчета трубопроводов, анализа литья металлов, проектирования металлоконструкций и множества других.

Одни из наиболее мощных САПР — Unigraphics NX компании EDS, CATIA французской фирмы Dassault Systemes (которая продвигает ее вместе с IBM) и Pro/Engineer от РТС (Parametric Technology Corp.). Главная особенность таких мощных САПР -- обширные функциональные возможности, высокая производительность и стабильность работы -- все это результат длительного развития.

Вот конкретный пример работы системы CATIA: на разработку автомобиля Neon, выпущенного в конце 1994 года, американская компания Chrysler Motors затратила всего 31 месяц, опередив японские компании, долгое время державшие планку на отметке в 36 месяцев. Так же системой были полностью созданы электронные прототипы автомобилей Jeep Cherokee, Volvo-960, SAAB-900, ВАЗ-2110 и самолёта Boeing 777. В последнем случае система позволила сэкономить 15 процентов от всей суммы средств — примерно 8 млн. долларов.

Важную роль в становлении среднего класса сыграли два ядра твердотельного параметрического моделирования ACIS и Parasolid, которые появились в начале 90-х годов и сейчас используются во многих ведущих САПР. Геометрическое ядро служит для точного математического представления трехмерной формы изделия и управления этой моделью. Полученные с его помощью геометрические данные используются системами CAD, CAM и САЕ для разработки конструктивных элементов, сборок и изделий.

Программы «легкой» категории служат для двумерного черчения, поэтому их обычно называют электронной чертежной доской. К настоящему времени они пополнились некоторыми трехмерными возможностями, но не имеют средств параметрического моделирования, которыми обладают тяжелые и средние САПР.

Ни одно производство не может обойтись без деловых бумаг. Здесь применяется деловая графика — область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы предприятий и учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.

3. Компьютерная графика в архитектуре

Не обошла своим вниманием компьютерная графика и такую область деятельности, как архитектура.

Компьютерная графика в строительстве и архитектуре — эффективное средство визуализации проектов. Она позволяет смоделировать архитектурный объект и оценить его преимущества более объективно, чем на основе чертежей или макетов, заранее внести все коррективы в организацию пространства. Трёхмерная визуализация и моделирование помогают наглядно и доступно показать все особенности принятых проектных решений. Благодаря трехмерному дизайну, заказчик сможет представить итог всей работы заранее.

Достоинства компьютерного моделирования заключаются в высокой скорости, низкой стоимости, доступности программного обеспечения, универсальности и конвертируемой форматности результатов, в возможности использования сетевых ресурсов коллективного единовременного проектирования.

Например: до недавнего времени такие серьёзные проекты как строительство мостов, дамб, плотин не проходило без каких-либо неожиданностей даже в странах с очень развитыми строительными технологиями. В наше время строительные компании многих государств стали пользоваться системами инженерного проектирования с визуальным отображением. Современные программы инженерной графики не только совершают различные строительные расчёты, но и визуализировать происходящие строительные процессы. Программы показывают не только возможную нагрузку на отдельные части конструкций, но и рассчитывают различные непредвиденные явления, связанные например с явлениями резонанса в процессе строительства.

Пример из совершенно бытовой сферы: компании по продаже квартир, а так же дизайну и связанным с ним ремонтом стали использовать компьютерные программы трёхмерного моделирования для представления клиенту наиболее точной информации о будущем проекте. Тем самым доход этих компаний стал увеличиваться за счёт экономия времени, затрачиваемого на бесполезные в данном случае чертежи.

Одна из лучших программ для архитектурного проектирования, известная своей простотой, удобством и функциональностью является ArchiCAD -- графический программный пакет САПР для архитекторов, созданный фирмой Graphisoft (Будапешт, Венгрия). Предназначен для проектирования архитектурно-строительных конструкций и решений, а также элементов ландшафта, мебели и т. п.

Практически все элементы ArchiCAD содержат трехмерную информацию. Благодаря этому можно «жить» в пространстве виртуальной архитектуры: изменять и дополнять модель здания, перемещаться по ней в реальном времени. Инструменты визуализации ArchiCAD позволяют заказчику увидеть проект вашими глазами.

При работе в пакете используется концепция виртуального здания. Суть её состоит в том, что проект ArchiCAD представляет собой выполненную в натуральную величину объёмную модель реального здания, существующую в памяти компьютера. Для её выполнения проектировщик на начальных этапах работы с проектом фактически «строит» здание, используя при этом инструменты, имеющие свои полные аналоги в реальности: стены, перекрытия, окна, лестницы, разнообразные объекты и т. д. После завершения работ над «виртуальным зданием», проектировщик получает возможность извлекать разнообразную информацию о спроектированном объекте: поэтажные планы, фасады, разрезы, экспликации, спецификации, презентационные материалы и пр. Для повышения реалистичности можно встроить модель в фотографию места, где предполагается воплотить замысел, с учетом освещенности модели в течение дня, года и в зависимости от географического положения.

Такие фирмы, как McDonald’s, уже с 1987 года используют компьютерную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектирования кухонного оборудования.

4. Компьютерная графика в науке и медицине

Ни одна из областей современной науки не обходится без графического представления информации. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

Проблема представления накопленной информации (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т. п.) лучше всего может быть решена посредством графического отображения. Помимо визуализации результатов экспериментов и анализа данных натурных наблюдений существует обширная область математического моделирования процессов и явлений, которая просто немыслима без графического вывода. Например, описать процессы, протекающие в атмосфере или океане, без соответствующих наглядных картин течений или полей температуры практически невозможно. В геологии в результате обработки трехмерных натурных данных можно получить геометрию пластов, залегающих на большой глубине.

Научные лаборатории продолжают генерировать новые идеи в области визуализации. Задача сообщества компьютерной графики состоит в создании удобных инструментов и эффективных технологий, позволяющих пользователям продолжать научные изыскания за границей возможного и безопасного эксперимента. Например, проект виртуального туннеля NASA Ames Research Center переносит аэродинамические данные в мир виртуальной реальности, интерес к которой значительно вырос в девяностые годы. NASA Ames было одним из пионеров в использовании и развитии технологий погружения людей в мнимую реальность. Специалисты NASA занимались разработкой специальных шлемов и дисплеев, трехмерных аудиоустройств, уникальных устройств ввода для оператора и созданием соответствующего программного обеспечения.

Все эти инженерные и научные применения убеждают, что индустрия компьютерной графики начала обеспечивать пользователей новой технологией, при которой они действительно уже не заботятся о том, как формируется изображение — им важен результат.

Медицина стала весьма привлекательной сферой применения компьютерной графики, например: автоматизированное проектирование инплантантов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в течение операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (очень желательный результат как для пациента, так и врача). Анатомические векторные модели также используются в медицинских исследованиях и в хирургической практике.

Компьютеры уже давно используются в медицине. В медицине в настоящее время широко используются методы диагностики, использующие компьютерную визуализацию внутренних органов человека. Томография (в частности, ультразвуковое исследование) позволяет получить трехмерную информацию, которая затем подвергается математической обработке и выводится на экран. Помимо этого применяется и двумерная графика: энцефалограммы, миограммы, выводимые на экран компьютера или графопостроитель.

Но только диагностикой применение компьютеров в медицине уже не ограничивается. Они все активнее начинают использоваться и при лечении различных заболеваний — начиная от составления оптимального плана лечения и до управления различным медицинским оборудованием во время проведения процедур.

Кроме того, сейчас компьютеры помогают больным людям и в повседневной жизни. Уже создано огромное количество устройств, предназначенных для больных и немощных людей, которые управляются компьютерами.

Сегодня в России компьютер есть в почти каждой стоматологической клинике. Наиболее широко распространены в стоматологии- системы цифровой рентгенографии, часто называемые радиовидеографами. Системы позволяют детально изучить различные фрагменты снимка зуба и пародонта, увеличить или уменьшить размеры и контрастность изображений, сохранить всю информацию в базе данных и перенести ее при необходимости на бумагу с помощью принтера.

5. Компьютерная графика в искусстве, кино, анимации и Web-дизайне

Первые робкие попытки использования компьютеров в искусстве относятся к 60-м годам, когда художники Запада попытались соединить искусство и технологию. Первопроходцами в этой области были ученые и инженеры, а их произведения своими линиями и дырявыми узорами напоминали скорее чертежи и перфокарты, чем произведения искусства. И только значительно позже, уже в 70-х, с приходом художников и совершенствованием самих компьютеров компьютерное искусство получило достаточное развитие и выделилось в отдельную и весьма привлекательную область компьютерной визуализации.

В настоящее время немыслимо представить себе создание кинофильмов без компьютерной графики. Первым фильмом, в котором использовалась трехмерная графика, созданная на компьютере, был «Наблюдатель» (1981 г.). Однако роль компьютера там была эпизодической. Поэтому первым фильмом, в котором компьютерные эффекты использовались не как модное украшение, а как художественный прием, можно по праву считать диснеевский «Трон» (1982 г.). В «Троне» было целых 15 минут чистой компьютерной анимации. При этом к съемкам привлекались не только художники и трехмерные моделлеры, но программисты и математики.

Начиная с «Трона», каждый год выходят фильмы, названия которых можно с полным правом вписать золотыми буквами в летопись цифрового кино. В том же 1982 году, но месяцем раньше, вышли сразу два фильма, в которых использовалась компьютерная графика. В «Звёздный путь II» (вторая полнометражная картина цикла «Звездного пути») замечательный минутный эпизод оживления мертвой планеты потребовал использования фракталов (построений векторной графики), систем частиц и 32-битных RGBA художественных программ. Ну, а мрачный футуристический «Бегущий по лезвию бритвы» не обошелся без оцифрованных задних планов и сложных операторских приемов управляемой компьютером камеры.

В декабре 1985 года происходит еще одно знаменательное для компьютерного кинематографа событие. Компьютерные технологии впервые используются для изображения сцены, которая должна казаться зрителю совершенно естественной и снятой без всяких трюков. Речь идет о «Молодом Шерлоке Холмсе», в котором рыцарь выпрыгивает из окна, разбивая витраж. Большинство зрителей так и не догадались, что этот самый рыцарь -- трехмерный персонаж, и создан он группой Pixar из Lucasfilm. Позже группа прославится своими мультипликационными лентами «Корпорация монстров» и «В поисках Немо».

В августе 1989 года на экраны выходит «Бездна». Это один из первых проектов, над которым работает будущая гигантская компания Industrial Light and Magic (ILM). Для создания водяных щупальцев, помимо пакетов моделирования и анимации Alias/2 и Pixar’s RenderMan, ILM использует никому тогда не известную и даже официально не вышедшую программу PhotoShop.

Октябрь 1991 года ознаменовался появлением на свет «Терминатора-2» Джеймса Камерона, в котором одну из главных ролей -- робота T-1000 из жидкого металла -- исполнял (помимо вполне живого Роберта Патрика) виртуальный персонаж. А родился он в недрах уже известной нам ILM. В декабре того же года Pixar создает трехмерные фоны для ручной анимации в диснеевской сказке «Красавица и чудовище».

С этого момента число фильмов, сделанных с использованием компьютерной графики, растет в геометрической прогрессии. «Газонокосильщик», «Парк юрского периода», «Освободите Вилли», «Маска», «Пятый элемент», «Звездный десант», «Титаник», «Мумия» -- этот список можно продолжать чуть ли не бесконечно.

Для фильмов, которые впоследствии становились лидерами проката, создавались новые технологии. Каждая такая технология -- маленький шаг к кино следующего поколения, когда любая режиссерская задумка будет воплощаться в жизнь усилием мысли, а единственным ограничением будет фантазия.

Ещё одно из мест применения компьютерной графики — компьютерная анимация. Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на экране дисплея. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения. Мультимедиа — это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Началу развития компьютерной графики и анимации положила первая конференция SIGGRAPH, которая проходила в Америке в 1973 году. Это была скорее не конференция, а встреча небольшой группы энтузиастов компьютерной графики, на которой они обсуждали возможности новой техники и знакомились с работами друг друга. Однако очень быстро конференция переросла из «встречи по интересам» в интереснейшую презентацию и шоу, когда интерес к компьютерной анимации стали проявлять не только программисты и техники, но и художники, дизайнеры, а также крупные компании, производящие компьютеры и программное обеспечение.

Первыми произведениями компьютерной анимации были демонстрационные ролики, созданные компаниями для бизнес-презентаций, научной визуализации или демонстрации технических возможностей машин и алгоритмов. Около семи лет назад произошли существенные изменения среди конкурсантов, представляющих свои работы на SIGGRAPH. Все больше стало появляться произведений, созданных специально для конференции — это были уже самостоятельные фильмы, над производством которых работали целые коллективы авторов в течение нескольких месяцев. С развитием технической базы и приходом в компьютерную анимацию художников изменился и сам стиль работ — привлекали внимание созданные художником образы, а не использованные технические возможности. Художники традиционной мультипликации стали использовать компьютеры в своей работе для создания персонажей, прорисовки фаз, заливки и изготовления фонов. Некоторые из них остались в компьютерной анимации и создали работы, известные во всем мире. Об успехах компьютерной анимации свидетельствует тот факт, что Джон Лассетер, мультипликатор диснеевской школы, впоследствии пришедший работать в фирму Pixar получил Оскара в 1989 году за созданный им компьютерный фильм «Tin Toy».

Ещё существует такой вид компьютерной анимации, как аниме --японская анимация. В отличие от анимации других стран, предназначаемой в основном для просмотра детьми, большая часть выпускаемого аниме рассчитана на подростковую и взрослые аудитории, и во многом за счёт этого имеет высокую популярность в мире. Аниме часто (но не всегда) 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.

До недавнего времени работу по созданию спецэффектов в кинематографии выполняли в специальных павильонах с использованием физических моделей, методов прозрачной фотографии и дорогих оптических принтеров. Теперь эта проблема решена с помощью современных программ. Уже не надо тратить тысячи человеко-часов на построение моделей, например динозавров, которые нужно затем установить на сцене, осветить, отснять и скомбинировать с остальными участниками эпизода. Достаточно посадить одного человека за обычный персональный компьютер, чтобы создать спецэффекты, создающие полное ощущение реальности.

Основную долю рынка программных средств обработки трехмерной графики занимают три пакета: 3D Studio Max фирмы Kinetix; Softimage 3D компании Microsoft; Maya, разработанная консорциумом известных компаний (Alias, Wavefront, TDI).

На сегодняшний день Maya является наиболее передовым пакетом в классе средств создания и обработки трехмерной графики для персональных компьютеров. Maya представляет собой программу для создания трехмерной графики и анимации, основанных на моделях, созданных пользователем в виртуальном пространстве, освещенных виртуальными источниками света и показанных через объективы виртуальных камер. Программа позволяет создавать фотореалистичные растровые изображения, подобные тем, которые можно получить с помощью цифровой камеры.

Заметное место в компьютерной графике отведено играм. Появилось даже такое понятие, как механизм графического представления данных (Graphics Engine). Рынок игровых программ имеет оборот в десятки миллиардов долларов и часто инициализирует очередной этап совершенствования графики и анимации.

Появление глобальной сети Интернет привело к тому, что компьютерная графика стала занимать важное место и в ней. Ни для кого не секрет -- сегодня, чтобы не затеряться на просторах Internet и привлечь к себе внимание пользователей, никак нельзя обойтись без графического оформления Web--страниц и узлов. Все больше совершенствуются способы передачи визуальной информации, разрабатываются более совершенные графические форматы, ощутимо желание использовать трехмерную графику, анимацию, весь спектр мультимедиа.

Заключение

Техническое и программное обеспечение компьютеров достигло такого уровня, когда человек уже может не подстраиваться под компьютер, наоборот — компьютер подстраивается под человека. Компьютерная графика обеспечивает наибольшую «гуманизацию» вычислительной техники, упрощая процедуры общения пользователя с компьютером, обеспечивая наглядное отображение информации, максимально раскрывая творческие возможности человека.

Есть такие задачи, результат решения которых просто невозможно воспринять без графического вывода, например поведение автомобиля в аварийных ситуациях, вид на аэродром с самолета, строение молекул и т. д.

Графические возможности компьютера не могут не вызывать изумления. На данный момент он является настоящим интеллектуальным помощником человека.

компьютерная графика растровое изображение

Список использованных источников

1. Ли, Кунву Основы САПР / Кунву Ли. — СПб.: Питер, 2004. — 560 с.

2. Кудрявцев, Е. М. КОМПАС-3D в архитектуре и строительстве / Е. М. Кудрявцев. — СПб.: Питер, 2006. — 391 с.

3. Божко, А. И. Компьютерная графика / А. И. Божко. — М.: МГТУ им. Баумана, 2007. — 392 с.

4. Теракопян, М. А. Нереальная реальность / М. А. Теракопян. — М.: Материк, 2007. — 184 с.

5. Легейда, В. В. Компьютерная графика и не только / В. В. Легейда. — М.: НТИ, 2005. — 560 с.

sinp.com.ua

Курсовая работа - Особенности компьютерной графики

Сферы применения машинной графики

Виды компьютерной графики

Растровая графика

Векторная графика

Фрактальная графика

Цветовое разрешение и цветовые модели

Цветовая модель RGB

Цветовая модель CMYK

Цветоделение

ПО для создания, просмотра и обработки графической информации

Графические возможности текстовых процессоров

Растровые редакторы

Векторные редакторы

Программы САПР

Подборка графических редакторов

Форматы графических файлов. Программы просмотра

Список использованной литературы

Сферы применения машинной графики

Работа с компьютерной графикой — одно из самых популярных направлений использования ПК.

· Компьютерное моделирование

· САПР (системы автоматизированного проектирования)

· Компьютерные игры

· Обучающие программы

· Реклама и дизайн

· Мультимедиа презентации

· Internet

Виды компьютерной графики

Различают всего три вида компьютерной графики. Эторастровая, векторная ифрактальная. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. Каждый вид используется в определенной области. Растровую графику применяют при разработке мультимедийных проектов. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, чаще создаются с помощью сканера, а затем обрабатываются специальными программами — графическими редакторами. Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены для создания иллюстраций на основе простейших геометрических элементов. В основном применение векторной графики — это оформительские работы. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании а скорее в программировании. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Применение — заставки на ТВ.

Растровая графика

Основной элемент изображения — точка. Точка на экране называется «пиксель». С размером изображения связано его разрешение. Единица измерения разрешения «dpi» — dotsperinch — точек на дюйм.

Пример: У монитора с диагональю 15" размер изображения на экране составляет 21´28 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800´600 разрешении экранного изображения =75dpi.

При печати требуется разрешение 200-300 dpi.Стандартный фотоснимок размером 10´15 см должен содержать 1000 ´1500 пикселов.=1,5млн. точек, а если на кодирование каждой точки используем 3 байта, то для хранения фото потребуется более 4мб.

Недостатки растровой графики.

1.Большие объемы данных требуют высоких технических характеристик ПК. Память 128мб и выше, высокопроизводительный процессор — для обработки, и большой винчестер для хранения.

2.Невозможность увеличения для рассмотрения деталей. (пикселизация)

Векторная графика

Основной элемент изображения — линия.

Линия представлена в памяти ПК несколькими параметрами и в этом виде занимает гораздо меньше места, чем растровая линия состоящая из точек, для каждой из которых требуется ячейка памяти.

Линия — элементарный объект векторной графики. Любой сложный объект можно разложить на линии, прямые или кривые. Поэтому часто векторную графику называют объектно-ориентированной.

Свойства линии

-Форма

-Толщина

-Цвет

-Стиль (пунктир, сплошная)

Замкнутые линии имеют свойство заполнения — цветом, текстурой, узором и т.п. Каждая незамкнутая линия имеет 2 вершины, называемые узлами. С помощью узлов можно соединять линии между собой.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.

Пример. Кривые второго порядка (эллипсы, параболы, гиперболы) представляются в памяти 5-ю параметрами. Так как общая формула линии 2-го порядка:

x 2 + a 1 y 2 + a 2 xy + a 3 x + a 4 y + a 5 =0.

Для кодирования кривой 3-го порядка используют 11 параметров. В векторных редакторах применяют частный случай кривых 3-го порядка — Кривые Безье (8 параметров). К концам линии проведены касательные, при помощи которых линию изгибают. Векторные изображения требуют меньшего объема памяти при их хранении, чем растровые, и могут масштабироваться без потери качества.

Фрактальная графика

Фрактальная графика, как и векторная вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти не хранятся. Изображение строится по уравнению, или системе уравнений, поэтому ничего кроме формулы хранить не надо. Изменив коэффициенты можно получить совершенно другую картину.

Пример: Фрактальный треугольник. Треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы.(снежинка, ветка папоротника)

Способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Цветовое разрешение и цветовые модели

Цветовое разрешение (глубина цвета) — определяет метод кодирования цветовой информации и от него зависит, сколько цветов на экране может отображаться одновременно.

Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью.

Цветовая модель RGB

RREDкрасный

GGREENзеленый

BBLUEсиний

В этой модели работают мониторы и телевизоры. Поэтому когда изображение проходит обработку в графическом редакторе его следует представить в этой модели. Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонент — аддитивный. Он применяется всюду где изображение рассматривается в проходящем свете (мониторы, слайд-проекторы). Чем меньше яркость, тем темнее оттенок:

(0,0,0) — черный цвет

(255,255,255)- белый цвет

Цветовая модель CMYK

Эта модель используется для подготовки печатных изображений. Эти изображения видят не в проходящем а в отраженном свете. Поэтому для подготовки печатных изображений используется субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами являются те цвета, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого.

Голубой (Cyan)=БЕЛЫЙ-КРАСНЫЙ=ЗЕЛЕНЫЙ+СИНИЙ

Пурпурный (Magenta)= БЕЛЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ=КРАСНЫЙ+СИНИЙ

Желтый (Yellow)= БЕЛЫЙ-СИНИЙ=КРАСНЫЙ+ЗЕЛЕНЫЙ

При смешении трех дополнительных цветов получается неопределенный темный цвет. Поэтому в этой модели понадобился дополнительный компонент — ЧЕРНЫЙ (blacK).

Цветоделение

В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный оттенки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученное на компьютере, перед печатью разделяют на 4 составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называют цветоделением.

Для того, чтобы успешно справиться с обработкой графической информации на компьютере, используя мышь, создано множество специальных программ. Они делятся на несколько групп:

Графические редакторы. Незаменимы, когда требуется нарисовать или подправить картинку.

Программы корректировки и преобразования фотографий. С их помощью можно добавить фотографии яркость или контрастность, отретушировать ее, создать те или иные эффекты (например, добиться иллюзии, что изображение находится на шаре или отчеканено на металле — и т.п.)

Программы создания графиков и диаграмм по имеющимся числовым данным.

Программы, с помощью которых текст и иллюстрации объединяются в книгу, журнал, брошюру или газету. Их еще называют программами компьютерной вёрстки.

Программы создания слайд-фильмов и мультфильмов.

Графические возможности текстовых процессоров

Большинство текстовых процессоров имеют разнообразные возможности по управлению графическими изображениями (не для всех):

— импорт графики (вставить рисунок)

— вклеивание графики (через буфер обмена)

— связывание графики (диаграммы, связанные данными в таблице с помощью программы Chart)

— размещение графики на странице текстового процессора (орбамление текстом)

— водяные знаки

— слои

— изменение размера графики

— вырезание графики

— экспорт графики

Растровые редакторы

К редакторам обработки растровой графики относятся AdobePhotoshop, CorelPhotoPaint

Основное назначение растрового редактора.

· В ретуши готовых изображений

· В монтаже композиций из отдельных фрагментов, взятых из различных изображений

· В применении специальных эффектов, называемых фильтрами

· Основные технические операции при работе с изображениями:

— Изменение динамического диапазона (управление яркостью и контрастностью изображения)

— Повышение четкости изображения

— Цветовая коррекция (изменение яркости и контрастности в каналах красной, зеленой и синей составляющей цвета)

— Отмывка (изменение яркости отдельных фрагментов)

— Растушевка (сглаживание перехода между границами отдельных фрагментов)

— Обтравка («вырезание» отдельных фрагментов из общей композиции)

— Набивка (восстановление утраченных элементов изображения путем копирования фрагментов с сохранившихся участков)

— Монтаж (компоновка изображения из фрагментов, скопированных из других изображений или импортированных из других редакторов)

Векторные редакторы

· Векторные редакторы применяют для создания графических изображений высокой четкости и точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их помощью также создают штриховые рисунки.

· Основныередакторывекторнойграфики: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw. Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты, и, соответственно, приемы создания векторных изображений в этих редакторах удивительно похожи.

· Для работы с изображением каждый векторный редактор имеет панель инструментов и другие элементы управления.

· Инструменты панели управления служат для простейших операций с контурами.

· Прочие элементы управления сосредоточены в строке меню и специальных диалоговых окнах. В векторном редакторе AdobeIllustrator, например, эти диалоговые окна называют палитрами.

· Векторное изображение можно строить вручную путем создания и объединения простейших контуров, либо получать путем трассировки (векторизации) растровых изображений

· Текстовые объекты в векторных редакторах рассматриваются как объекты особой породы.

· Векторные редакторы позволяют создавать новые конструкции символов с помощью инструментов для работы с контурами

· Перед использованием векторного изображения очень часто выполняется операция перевода векторного изображения в растровое. Такая операция называется растрированием изображения.

Программы САПР

Программы САПР (системы автоматизированного проектирования) предназначены для высокоточного проектирования. Существуют программы САПР высокого уровня и дружественные программы, разработанные для домашнего и делового применения пользователями, занимающихся специфическим моделированием или конструированием для собственных нужд.

Программы САПР используются для детальной разработки предметов реального мира: зданий, автомобилей, частей механизмов и т.п.

Наипопулярнейшая программа из широко используемых программ САПР высокого уровня AutoCAD фирмы Autodesk. Программа доступна в DOS, Windows, Macintosh.

AutoCAD — очень мощная и гибкая система с большим количеством разнообразных высококачественных функций.

AutoCAD для Window (AutoCAD LT) более дружественна пользователю.

Подборка графических редакторов

Графические редакторы подбираются в зависимости от целей и объемов вашей работы с изображениями:

Самым популярным векторным графическим редактором для дизайна является CorelDraw;

Самым популярным графическим редактором для технического черчения является AutoCAD;

Самым популярным графическим редактором для строительного черчения является ArchiCAD;

Самым популярным графическим редактором для 3D моделирования и анимации 3DStudioMax;

Самым популярным графическим редактором для обработки художественных фотографий является AdobePhotoshop;

Самым популярным графическим редактором для обработки обычных фотографий является AdobePhotodeluxe

В настоящее время существует множество различных форматов хранения графической информации. Условно можно разделить все форматы на три группы

· графические метафайлы (метафайл обычно разрабатывается как составная часть какой либо графической системы, например *.wmf в Windows)

· растровые графические файлы

· векторные графические файлы

Некоторые форматы графических файлов

1. tsv-22.narod.ru/1pc/ref/01/r01_26.html

2. el-izdanie.narod.ru/gl1/2.htm

3. flecks.narod.ru/lek_graf.htm

4. www.lsninternet.ru/grafika/grafika-na-pk.html

5. inf.1september.ru/1999/infvirt7/par14.htm

www.ronl.ru

Курсовая работа - Компьютерная графика

— раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощи компьютерной техники. Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают четыре вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика, трёхмерная и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете применяют растровые иллюстрации в тех случаях, когда надо передать полную гамму оттенков цветного изображения.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна. Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Растровая графика

Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. Каждый пиксель растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных — это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

Векторная графика

Как в растровой графике основным элементом изображения является точка, так в векторной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая). Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

Линия — это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой. Мы сказали, что объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер. Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Фрактальная графика

Фрактал — это рисунок, который состоит из подобных между собой элементов. Существует большое количество графических изображений, которые являются фракталами: треугольник Серпинского, снежинка Коха, «дракон» Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики есть то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы.

Трёхмерная графика

Трёхмерная графика (3D-графика) изучает приёмы и методы создания объёмных моделей объектов, которые максимально соответствуют реальным. Такие объёмные изображения можно вращать и рассматривать со всех сторон. Для создания объёмных изображений используют разные графические фигуры и гладкие поверхности. При помощи их сначала создаётся каркас объекта, потом его поверхность покрывают материалами, визуально похожими на реальные. После этого делают осветление, гравитацию, свойства атмосферы ии другие параметры пространства, в котором находиться объект. Для двигающихся объектом указывают траекторию движения, скорость.

Основные понятия компьютерной графики

В компьютерной графике с понятием разрешения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.

Разрешение экрана — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах (точках) и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения — это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм — dpi и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Так, для просмотра изображения на экране достаточно, чтобы оно имело разрешение 72 dpi, а для печати на принтере — не меньше как 300 dpi. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения.

Физический размер изображения определяет размер рисунка по вертикали (высота) и горизонтали (ширина) может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом. Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает. Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.

Физический размер и разрешение изображения неразрывно связаны друг с другом. При изменении разрешения автоматически меняется физический размер.

При работе с цветом используются понятия: глубина цвета (его еще называют цветовое разрешение) и цветовая модель.

Для кодирования цвета пиксела изображения может быть выделено разное количество бит. От этого зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Чем больше длина двоичного кода цвета, тем больше цветов можно использовать в рисунке. Глубина цвета — это количество бит, которое используют для кодирования цвета одного пиксела. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков. Два байта (16 битов) позволяют определить 65536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используются три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 млн цветов. Этот режим называется True Color. От глубины цвета зависит размер файла, в котором сохранено изображение.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK, НSB.

Цветовая модель RGB

Наиболее проста для понимания и очевидна модель RGB. В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными.

Считается также, что при наложении одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. Совмещение трех компонентов дает нейтральный цвет (серый), который при большой яркости стремится к белому цвету. Это соответствует тому, что мы наблюдаем на экране монитора, поэтому данную модель применяют всегда, когда готовится изображение, предназначенное для воспроизведения на экране. Если изображение проходит компьютерную обработку в графическом редакторе, то его тоже следует представить в этой модели.

Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонентов называют аддитивным методом. Он применяется всюду, где цветное изображение рассматривается в проходящем свете («на просвет»): в мониторах, слайд-проекторах и т.п. Нетрудно догадаться, что чем меньше яркость, тем темнее оттенок. Поэтому в аддитивной модели центральная точка, имеющая нулевые значения компонентов (0,0,0), имеет черный цвет (отсутствие свечения экрана монитора). Белому цвету соответствуют максимальные значения составляющих (255, 255, 255). Модель RGB является аддитивной, а ее компоненты: красный (255,0,0), зеленый (0,255,0) и синий (0,0,255) — называют основными цветами.

Цветовая модель CMYK

Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что их видят не в проходящем, а в отраженном свете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает. Совмещение трех основных красок поглощает почти весь падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти черным. В отличие от модели RGB увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а наоборот, к ее уменьшению.

Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная (суммирующая) модель, а субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого:

голубой (Cyan) = Белый — красный = зелёный + синий (0,255,255)

пурпурный (сиреневый) (Magenta) = Белый — зелёный = красный + синий (255,0,255)

жёлтый (Yellow) = Белый — синий = красный + зелёный (255,255,0)

Эти три цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого.

Существенную трудность в полиграфии представляет черный цвет. Теоретически его можно получить совмещением трех основных или дополнительных красок, но на практике результат оказывается негодным. Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен четвертый компонент — черный. Ему эта система обязана буквой К в названии (blacK).

В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученное на компьютере, перед печатью разделяют на четыре составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называется цветоделением. Современные графические редакторы имеют средства для выполнения этой операции.

В отличие от модели RGB, центральная точка имеет белый цвет (отсутствие красителей на белой бумаге). К трем цветовым координатам добавлена четвертая — интенсивность черной краски. Ось черного цвета выглядит обособленной, но в этом есть смысл: при сложении цветных составляющих с черным цветом все равно получится черный цвет. Сложение цветов в модели CMYK каждый может проверить, взяв в руки голубой, серневый и желтый карандаши или фломастеры. Смесь голубого и желтого на бумаге дает зеленый цвет, сиреневого с желтым — красный и т.д. При смешении всех трех цветов получается неопределенный темный цвет. Поэтому в этой модели черный цвет и понадобился дополнительно.

Цветовая модель НSB

Некоторые графические редакторы позволяют работать с цветовой моделью HSB. Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, а модель CMYK — для типографий, то модель HSB наиболее удобна для человека. Она проста и интуитивно понятна. В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Регулируя эти три компонента, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями. Оттенок цвета указывает номер цвета в спектральной палитре. Насыщенность цвета характеризует его интенсивность — чем она выше, тем «чище» цвет. Яркость цвета зависит от добавления чёрного цвета к данному — чем её больше, тем яркость цвета меньше.

Цветовая модель HSB удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание своими руками. Существуют такие программы, которые позволяют имитировать различные инструменты художника (кисти, перья, фломастеры, карандаши), материалы красок (акварель, гуашь, масло, тушь, уголь, пастель) и материалы полотна (холст, картон, рисовая бумага и пр.). Создавая собственное художественное произведение, удобно работать в модели HSB, а по окончании работы его можно преобразовать в модель RGB или CMYK, в зависимости от того, будет ли оно использоваться как экранная или печатная иллюстрация. Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому (нейтральному) цвету, а точки по периметру — чистым цветам. Направление вектора определяет цветовой оттенок и задается в модели HSB в угловых градусах. Длина вектора определяет насыщенность цвета. Яркость цвета задают на отдельной оси, нулевая точка которой имеет черный цвет.

Графические форматы

Любое графическое изображение сохраняется в файле. Способ размещения графических данных при их сохранении в файле определяет графический формат файла. Различают форматы файлов растровых изображений и векторных изображений.

Растровые изображения сохраняются в файле в виде прямоугольной таблицы, в каждой клеточке которой записан двоичный код цвета соответствующего пикселя. Такой файл хранит данные и о других свойствах графического изображения, а также алгоритме его сжатия.

Векторные изображения сохраняются в файле как перечень объектов и значений их свойств — координат, размеров, цветов и тому подобное.

Как растровых, так и векторных форматов графических файлов существует достаточно большое количество. Среди этого многообразия форматов нет того идеального, какой бы удовлетворял всем возможным требованиям. Выбор того или другого формата для сохранения изображения зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность воссоздания цветов, то преимущество отдают одному из растровых форматов. Логотипы, схемы, элементы оформления целесообразно хранить в векторных форматах. Формат файла влияет на объем памяти, который занимает этот файл. Графические редакторы позволяют пользователю самостоятельно избирать формат сохранения изображения. Если вы собираетесь работать с графическим изображением только в одном редакторе, целесообразно выбрать тот формат, какой редактор предлагает по умолчанию. Если же данные будут обрабатываться другими программами, стоит использовать один из универсальных форматов.

Существуют универсальные форматы графических файлов, которые одновременно поддерживают и векторные, и растровые изображения.

Формат PDF (англ. Portable Document Format — портативный формат документа) разработан для работы с пакетом программ Acrobat. В этом формате могут быть сохранены изображения и векторного, и растрового формата, текст с большим количеством шрифтов, гипертекстовые ссылки и даже настройки печатающего устройства. Размеры файлов достаточно малы. Он позволяет только просмотр файлов, редактирование изображений в этом формате невозможно.

Формат EPS (англ. Encapsulated PostScript — инкапсулированный постскриптум) — формат, который поддерживается программами для разных операционных систем. Рекомендуется для печати и создания иллюстраций в настольных издательских системах. Этот формат позволяет сохранить векторный контур, который будет ограничивать растровое изображение.

Обзор и различия графических форматов

Итак, рассмотрим наиболее распространенные графические форматы, использующиеся для создания изображений, фотографий, анимаций и т.д.

BMP (Windows Device Independent Bitmap). Родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows и, на этом область его применения заканчивается. Использование BMP не для нужд Windows является достаточно распространенной ошибкой.

GIF (CompuServe Graphics Interchange Format). Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GlF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Строго говоря JPEG’oм называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, а на разнице между пикселями.

Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG можно получить файл в 1-500 раз меньше, чем BMP! Первоначально в спецификациях формата не было CMYK, Adobe добавила поддержку цветоделения, однако CMYK JPEG во многих программах делает проблемы.

JPEG’ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы.

TIFF, TIF (Target Image File Format). Аппаратно независимый формат TIFF, один из самых распространенных и надежных на сегодняшний день, его поддерживают практически все программы на PC и Macintosh так или иначе связанные с графикой. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных Шишковых цветов. TIFF может содержать обтравочные контуры, альфа-каналы, слои, другие дополнительные данные.

В формате TIFF есть возможность сохранения с применением нескольких видов сжатия: JPEG, ZIP, но, как правило используется только LZW-компрессия.

EPS (Encapsulated PostScript). Формат использует упрощенную версию PostScript: не может содержать в одном файле более одной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. EPS предназначен для передачи векторов и растра в издательские системы, создается почти всеми программами, работающими с графикой. Использовать его имеет смысл только тогда, когда вывод осуществляется на PostScript-устройстве. EPS поддерживает все необходимые для печати цветовые модели.

EPS имеет много разновидностей, что зависит от программы-создателя. Самые надежные EPS создают программы производства Adobe Systems: Photoshop, Illustrator, InDesign.

QXD (QuarkXPress Document). Рабочий формат, известной программы верстки QuarkXPress. Пакет отличается устойчивостью, быстродействием и удобством работы. Главный, так и не побежденный конкурент Adobe Systems, продолжает существовать теперь уже в пятой реинкарнации. Следует отметить так-же, что в ходу до сих пор две предыдущие версии QuarkXPress 3.x и QuarkXPress 4.x. Особая идеология пакета заключается в его возможности приспосабливаться под любые задачи верстальщика. Ведь основные функции выполняют специальные расширения (Xtensions), которых существует больше чем Plug-ins для Photoshop.

РМ (Page Maker). Формат программы верстки Adobe Systems. Чрезвычайно простой в плане возможностей пакет. Предназначался в первую очередь для перехода с ручного вида верстки на компьютерный с минимальными затратами на обучение персонала. Распространение у нас получил благодаря своевременной русификации и опять таки — легкости освоения для новичков. В настоящее время развитие пакета остановлено.

ID (InDesign). Кодовое название «Quark Killer» Последователь РМ, призванный потеснить конкурентов на издательском рынке, в первую очередь Quark. Сборная солянка решений позаимствованных у других пакетов верстки не привела к ожидаемому результату. ID — крайне неповоротливый и неудобный пакет, оказавшийся убийцей только своего прародителя РМ и то по причине прекращения развития последнего.

К преимуществам можно отнести лишь встроенный интерпретатор PostScript и кажущуюся сверхсовместимость с другими продуктами Adobe.

PDF (Portable Document Format) — предложен фирмой Adobe как независимый от платформы формат для создания электронной документации, презентаций, передачи верстки и графики по сетям.

PDF-файлы создаются путем конвертации из PostScript-файлов или функцией экспорта ряда программ. Формат первоначально проектировался как средство хранения электронной документации. Поэтому все данные в нем могут сжиматься, причем по-разному: JPEG, RLE, CCITT, ZIP. PDF может также сохранять всю информацию для выводного устройства, которая была в исходном PostScript-файле.

Adobe PostScript — язык описания страниц. Был создан в 80-х годах для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы этого формата фактически представляют собой программу с командами на выполнение для выводного устройства. Такие файлы содержат в себе сам документ, связанные файлы, использованные шрифты, а так же другую информацию: платы цветоделения, дополнительные платы, линиатуру растра и форму растровой точки для каждой платы и другие данные для выводного устройства.

Данные в PostScript-файле, как правило, записываются в двоичной кодировке (Binary). Бинарный код занимает вдвое меньше места, чем ASCII.

CDR — формат популярного векторного редактора CorelDraw. Свою популярность и распространение пакет получил благодаря кажущейся простоте использования и интерактивным спецэффектам (линзам, прозрачностям, нестандартным градиентам и т.д.). Широкие возможности этой программы, в плане эффектов, объясняются более богатым внутренним языком описания страниц нежели у продуктов Adobe, использующих PostScript. Именно это и является основным минусом CorelDraw. PostScript c кореловскими спецэффектами зачастую является головной болью типографий и препресс бюро.

CCX — формат векторной графики от компании Corel. Кроме CorelDraw ничем не поддерживается. Для полиграфии и Интернета непригоден. К преимуществам можно отнести лишь небольшой объем файлов, сохраненных в этом формате и наличие множества отличных клипартов.

Векторная графика представляет собой математическое описание объектов относительно начала координат. Так, для отображения прямой требуются координаты всего двух точек. Для окружности — координаты центра и радиус и т.д.

Графические форматы могут содержать в себе массу дополнительной информации: альфа-каналы, пути, цветовую модель, линиатуру растра и даже анимацию. Выбор формата для полиграфической продукции в первую очередь зависит от выводного устройства. Фотонаборные автоматы работают под управлением языка PostScript. Поэтому для полиграфии основными форматами хранения данных являются TIFF и EPS. Соответственно формат растровой и векторной графики. В последнее время набирает силу PDF (Portable Document Format).

TIFF подходит только в случае передачи растровой графики. Этот формат позволяет хранить в себе много полезной информации: альфа-каналы, цветовую модель, пути и даже слои (при использовании Adobe Photoshop 6-7). Однако для повышения надежности вывода многие бюро допечатной подготовки не рекомендуют оставлять в конечных файлах дополнительные каналы и слои. Для перестраховки, если нет возможности проконсультироваться с типографией, компрессию тоже лучше отключить. Не следует так же сохранять текстовые надписи и векторную графику в формате TIFF. Даже с разрешением в 300 dpi они на печати будут выглядеть с эффектом «пилы». Для того чтобы избежать подобных дефектов предусмотрен формат EPS, позволяющий содержать в себе растровую и векторную графику, шрифты и другую полезную информацию. Однако довольно часто приходится сталкиваться с вот каким любопытным заблуждением: при открытии файла EPS (созданного с помощью Illustrator или Corel Drow) программой растровой графики Photoshop, пользователи продолжают свято верить в то, что до сих пор работают с векторной графикой. Нет, дорогие мои, в каком бы формате вы потом не сохранили, на выходе вы получите только растр и ничего более. Открывая любой файл с векторной графикой Photoshop’ом вы тем самым растрируете его, то есть превращаете в растровый формат. Исключением могут быть только EPS созданные непосредственно в Photoshop’е 6-7 версии. Шрифты и векторные примитивы, в таком случае останутся векторными и на выводе. Такой формат называется Photoshop EPS. Разновидностей EPS существует достаточно много, они отличаются наличием изображений предварительного просмотра, композитного или сепарированного изображения, кодировки и компрессии. Но все они сходятся в одном — EPS основывается на языке описания страниц PostScript, который, в свою очередь является стандартом для полиграфических выводных устройств. Поэтому, следует учитывать, что все файлы в других форматах, например CDR и ССХ, необходимо принудительно конвертировать в PS. При этом не всегда адекватно команды одного языка переводятся в другой и результатом такого преобразования могут быть в лучшем случае испорченные пленки, в худшем — весь тираж. Поэтому и отношение работников типографии к таким форматам и программам соответствующее. Однако это вовсе не означает, что все поголовно должны подготавливать векторную графику в Illustrator а растровую в Photoshop, просто при подготовке графики в ином пакете нужно ограничивать свой полет «фантазии» и особенно тщательно проверять выходные файлы на наличие PostScript ошибок. В отличии от других пакетов, пакет Adobe Illustrator был разработан как интерфейс языка PostScript и ему не требуется конвертировать свои файлы чтобы на выходе получить формат понятный для выводного устройства. В девятой и десятой версии Иллюстратора базовым форматом является PDF, что также не является проблемой для вывода, т.к. он представляет собой практически «очищенный» EPS. Все предыдущие версии базируются на PostScript.

Не следует забывать и о шрифтах. Зачастую в файле EPS оказываются только названия шрифтов и при выводе подставляются другие, что никак не соответствует замыслу дизайнера. Поэтому шрифты должны быть конвертированы в кривые, либо внедрены в файл, или приложены отдельными файлами.

www.ronl.ru

Курсовая работа на тему "Применение компьютерной графики в кинематографе"

Министерство образования Тверской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Бежецкий колледж им. А.М.Переслегина»

(ГБП ОУ «Бежецкий колледж им. А.М.Переслегина»)

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПМ.03: Сопровождение и продвижение программного обеспечения отраслевой направленности

Тема: «Применение компьютерной графики в кинематографе»

Выполнила студентка 4 курса

Специальности 09.02.05

«Прикладная информатика»

Семёнова Елизавета

Научный руководитель: Арсеньева Т.С.

Оценка:______________

Бежецк, 2015

Применение компьютерной техники и информационных технологий в современной жизни стало незаменимым.

С появлением мощных графических станций, а так же компьютеров, способных решать не только математические задачи, но и визуализировать сложнейшие технологические процессы на экране, началась новая эра в компьютерной промышленности – компьютерная графика.

Компьютерная графика – область информатики, занимающаяся методами создания и редактирования изображений с помощью компьютера. Люди самых разных профессий применяют компьютерную графику в своей работе. Среди них: исследователи в различных научных и прикладных областях; специалисты по компьютерной верстке; художники; конструкторы; дизайнеры; разработчики рекламной продукции, Web-страниц; авторы мультимедиа презентаций; медики; модельеры тканей и одежды; фотографы; специалисты в области теле- и видеомонтажа и др.

Актуальность работы состоит в том, что в настоящее время на формирование художественно-эстетического вкуса подрастающего поколения огромное влияние, как положительное, так и отрицательное, оказывает современная компьютерная графика и анимация.

Цель исследования: изучение технологических возможностей и истории развития и применения компьютерной графики в современном кинематографе и анимации.

Объект исследования: компьютерные спецэффекты и анимация.

Предмет исследования: графические и технологические возможности, их история.

Гипотеза исследования: компьютерная графика не уничтожает в человеке истинного творца, а позволяет ему освободить творческую мысль от физических усилий, максимально настроившись на плод своего творения.

Задачи исследования:

• рассмотреть влияние современной компьютерной графики на эстетическое воспитание;

• ознакомиться с общими терминами;

• изучить применение спецэффектов в кино;

• показать историю развития анимации.

Методы исследования:

- Общие термины;

- История спецэффектов в кино;

- История развития анимации.

Вторая глава - практическая, включает в себя пункт «Программы, использующиеся при создании, монтаже и обработке видео».

В заключении содержатся общие выводы по данной курсовой работе.

ГЛАВА 1. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В КИНЕМАТОГРАФЕ

1. 1. Влияние современной компьютерной графики на эстетическое воспитание

Развитый художественно-эстетический вкус послужит «противоядием» от негативного влияния псевдокультуры и станет ориентиром в освоении окружающего мира и искусства, фактором совершенствования эстетического сознания подрастающего поколения. Однако в обществе сегодня сложилась противоречивая ситуация. Происходит отчуждение личности от общества, культуры. Возникает дефицит интеллигентности, отрыв от национально-культурных традиций, обогащенных общечеловеческим содержанием. В связи с этим в последнее время акцентируется внимание на значимости эстетического воспитания личности [1].

Эстетическое воспитание – это целенаправленный, систематический процесс воздействия на личность с целью развития у нее способности видеть красоту окружающего мира, искусства и создавать ее. Начинается оно с первых лет жизни человека.

Цель эстетического воспитания – формирование у воспитуемых системы эстетических взглядов, отношений и качеств, необходимых как для восприятия эстетических ценностей общества, так и для деятельности по законам красоты во всех видах и сферах человеческой деятельности путем воздействия на эстетические качества подрастающего поколения.

Если понимать компьютерную графику как научную дисциплину, как часто делается в литературе, то в области воспитания компьютерная графика как сфера художественного творчества может играть только трехстепенную роль.

Однако, это совершенно неверное понимание явления, которое по необходимости приводит к искаженному представлению о его значении и роли в системе воспитания и ошибочным действиям педагогов и родителей. Если не вдаваться в терминологический анализ понятия «компьютерная графика», то можно вспомнить каждодневные встречи современного человека с ее произведениями.

Возьмем в руки книгу, практически наверняка она разработана с помощью компьютерной издательской системы, иллюстрации были отсканированы и обработаны или созданы в графических редакторах, шрифты неуловимо, но вместе с тем существенно отличаются от шрифтов, которые использовались в книгах прежде, так как они тоже имеют компьютерную природу. Шрифтовая графика – самое невидимое из визуальных искусств, но очень важное для обучения!

Спецэффекты современного кинематографа существуют благодаря новым возможностям программ трехмерной компьютерной графики и анимации, компьютерному видеомонтажу.

Дизайн промышленных изделий, интерьеров, одежды и даже природного окружения человека всё чаще имеют в своей основе компьютерную графику. Программы ландшафтного визуального конструирования позволяют подобрать для каждого уголка такую композицию трав, кустарников и деревьев, чтобы она радовала красотой круглый год, успешно развивалась и дарила максимум удобства и здоровья.

Мир, в котором начинают жизнь сегодняшние дети, в немалой степени является воплощением графических образов некогда мерцавших на экранах компьютера.

Вне зависимости от того, насколько этот факт осознается и понимается, значение его для эстетического воспитания трудно переоценить. Без компьютерной графики мир был бы иным, чем он есть сейчас. А для рожденного в нем ребенка, этот мир – единственно возможный, самый живой, понятный и родной.

Сегодня компьютерная графика является значимым фактором современной эстетической среды – организации материально-предметного и духовного окружения человека. В этом и заключается ее первостепенное значение для эстетического воспитания ребенка.

Это справедливо даже в том случае, когда сам ребенок не имеет непосредственных контактов с инструментарием и технологиями создания и обработки изображений на компьютере. Ему неизбежно приходится усваивать результаты такого творчества. Но это усвоение должно проходить либо под грамотным руководством родителей, воспитателей, учителей.

В том же случае, когда знакомство с компьютерной графикой выходит на уровень практической деятельности ребенка, организованное воспитательное воздействие становится особенно актуальным. Необходимо обязательное взаимное сотворчество с ребенком за компьютером и непременное продолжение его в совместных играх, прогулках, конструировании, чтении, лепке, вышивании и т.п.

Новые информационные технологии не заменяют и не подменяют творческий процесс создания произведения искусства, но не являются безразличными к нему, открывая новые возможности, предлагая новые задачи, определяя новые закономерности построения художественного образа. Компьютерное искусство стало существенной реалией жизни человека и служит для украшения реального мира.

CGI (англ. computer-generated imagery, букв. «изображения, сгенерированные компьютером») — неподвижные и движущиеся изображения, сгенерированные при помощи трёхмерной компьютерной графики, и использующиеся в изобразительном искусстве, печати, кинематографических спецэффектах, на телевидении и в симуляторах. В компьютерных играх обычно используется компьютерная графика в реальном времени, но периодически добавляются и внутриигровые видео, основанные на CGI [10].

Созданием движущихся изображений занимается компьютерная анимация, представляющая собой более узкую область графики CGI, применимую, в том числе в кинематографе, где позволяет создавать эффекты, которые невозможно получить при помощи традиционного грима и аниматроники. Компьютерная анимация может заменить работу каскадёров и статистов, а также декорации [2].

Трёхмерная графика (3D (от англ. 3 Dimensions — «3 измерения») Graphics, Три измерения изображения) — раздел компьютерной графики, совокупности приёмов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ (однако, с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость). При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

3D-моделирование — это процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. С помощью трёхмерной графики можно и создать точную копию конкретного предмета, и разработать новое, даже нереальное представление до сего момента не существовавшего объекта.

Компью́терная анима́ция — вид мультипликации, создаваемый при помощи компьютера. В отличие от более общего понятия «графика CGI», относящегося как к неподвижным, так и к движущимся изображениям, компьютерная анимация подразумевает только движущиеся. На сегодня получила широкое применение как в области развлечений, так и в производственной, научной и деловой сферах.

Если бы Генри Форд был жив, он, наверное, изумился бы, почему никто до сих пор не придумал ничего лучшего, чем двигатель внутреннего сгорания. Подобные мысли могут прийти в голову человеку, заглянувшему на съемочную площадку. Десятки, а то и сотни специалистов налаживают свет, накладывают грим, расставляют декорации почти так же, как и сто лет назад. Как и на заре кинематографа, пленка заправляется в камеру, потом подвергается проявке, с нее печатается множество копий, которые рассылаются в кинотеатры [3].

Такой метод работы озадачивает, к примеру, Джорджа Лукаса. «Вы что, все еще пользуетесь пишущей машинкой? — спрашивает он у критика журнала „Тайм“. — Если вам нужно навести какие-то справки, вы по-прежнему идете в библиотеку и роетесь в книгах? Ваши статьи набирают в типографии литерами? Нет. В вашем бизнесе используются достижения новых технологий. Так почему же я не могу использовать их в своем бизнесе?» А ведь история использования компьютерных технологий в кино насчитывает уже более тридцати лет. Что не так уж мало, если учесть возраст самого кинематографа.

Опыты по использованию компьютерных изображений начались в 70-е годы. Первым фильмом, авторы которого применили цифровую обработку изображения, стал «Мир дальнего Запада» (1973). Речь шла о плоской двухмерной цифровой картинке, изображавшей инфракрасное поле зрения робота. В 1977 году работа над первой серией «Звездных войн» Лукаса велась еще практически полностью традиционными методами, и все же в этом фильме мелькнула и объемная трехмерная графика. Для тренировки пилотов-повстанцев была создана каркасная модель, имитировавшая туннель на огромной космической станции. Было здесь и еще одно компьютерное изображение — сама станция «Звезда Смерти», которая появлялась из-за планеты, но имела еще весьма неестественные цвета.

Фильмом, с которым многие ассоциируют приход компьютерной графики в Голливуд, считается «Трон» (1982). Главного героя этой анимационной истории — создателя видеоигр — насильственно оцифровали и перенесли внутрь компьютера, где всем заправляла тираническая Главная Программа. (Невольно вспоминается сюжет намного более поздней «Матрицы»)

По существу «Трон» представляет собой любопытный опыт анимации, созданной на основе игры реальных актеров. Кинокадры специально обрабатывались в технике компьютерной анимации. Из 1100 планов со спецэффектами в 900 присутствуют актеры. В то время еще не существовало ставшего теперь привычным «конвейера» по производству компьютерной графики — рендеринга (моделирование, анимация, освещение, визуализация). Все это приходилось изобретать в процессе работы. Считается, что и рождение термина «CGI» (Computer Graphics Image) связано с «Троном»: этот термин был введен в обиход одним из рецензентов фильма.

Дальнейшую судьбу CGI в кино можно проследить буквально «по шагам»: первый полностью компьютерный короткометражный мультфильм «Приключения Андре и Уолли Б.» (1984), первый фотореалистический компьютерный персонаж — оживающий рыцарь из разноцветного стекла, который выпрыгивал из витража в «Молодом Шерлоке Холмсе» (1985), первый реалистический полнометражный компьютерный фильм «Финальная фантазия» (2001) и т.д.

Проникновение цифровых технологий в кинематограф наиболее интенсивно началось с этапа обработки изображения, этапа, которого, по сути, в игровом кино доцифровой эпохи практически и не существовало. Встречались, конечно, отдельные примеры, но это были скорее исключения, вроде знаменитого выкрашенного в красный цвет флага у Эйзенштейна в «Броненосце «Потемкин». Сейчас же стало чуть ли не правилом хорошего тона подвергать изображение всякого рода манипуляциям. Цифровые камеры, в свою очередь, лишь сравнительно недавно стали отвоевывать себе позиции на съемочной площадке. Такая аппаратура обладает множеством преимуществ, она значительно компактнее, менее требовательна к освещению, удобна в использовании. Но при этом до недавнего времени она все же не могла обеспечить необходимое для кино качество съемки. Лишь в последние годы появились камеры соответствующего уровня. Одну из них предложила компания Sony.

Первым в полнометражном кино с ее возможностями ознакомился французский режиссер Питоф. По ходу работы над фильмом «Видок» он пробовал использовать Camcorder HDW-F900 24p при слабом освещении, в дыму, для создания того или иного настроения. Следующим стал Джордж Лукас. Удаленную Галактику в картине «Звездные войны: Эпизод 2», где обитали кошмарные чудовища и происходили эпические сражения, выстроили на Fox Studios в Сиднее. Несмотря на то что в день сменялось до тридцати шести разных декораций, а работать приходилось и в дождь, и в жару, как в пустыне, камера 24p не создавала никаких сложностей. На этой же камере остановил свой выбор и Александр Сокуров в фильме «Русский ковчег», где стояла задача снять 90 минут экранного действия одним планом.

Стивен Спилберг придерживается прямо противоположной точки зрения. «Я испытываю слишком сильную ностальгию по прежнему кино и просто не могу снимать цифровой камерой. Наверное, я последний в Голливуде, кто монтирует фильмы по старинке, на пленке. Все великие в истории кино картины складывались за монтажным столом, на пленке, и я цепляюсь за этот уходящий процесс», — сказал он в одном из интервью. Хотя, как ни парадоксально, именно Спилберг идет в авангарде, если говорить об использовании компьютерных технологий на этапе обработки изображения, о чем свидетельствует хотя бы его «Парк Юрского периода».

С еще большим трудом цифровые технологии прокладывают себе путь в прокате, хотя и здесь они предлагают немало преимуществ.

И все же наиболее ощутимое влияние цифровые технологии оказывают именно в виде CGI, то есть на этапе обработки изображения. Представить себе сегодняшний блокбастер без компьютерных эффектов практически невозможно. Взять хотя бы недавних «Пиратов Карибского моря», в особенности две последние ленты. Они просто изобилуют демонстрацией достижений CGI. В «Пиратах» действительно применен почти весь арсенал компьютерных трюков: совмещение в пространстве предметов из разных мест (пейзаж из одного района, корабль из другого, небо из третьего), моделирование «живых» актеров, использование компьютерной анимации вместо привлечения дублеров, «создание» явлений природы, анимация больших групп объектов и т.п.

Всего в третьем фильме насчитывается 2000 планов со спецэффектами, из которых 752 выполнено ILM, одной из ведущих студий в области компьютерных эффектов. Остальные план-эпизоды созданы специалистами нескольких студий — CIS Hollywood, Digital Domain, The Orphanage, Asylum VFX, Evil Eye Pictures, Method Studios и Luma Pictures. В команде ILM, которой руководил Джон Нолл, работали (менее трех месяцев) около двухсот профессионалов.

Объем подготовленного ими материала составил 103 терабайта информации. Для сравнения вспомним, что, по оценке специалистов, чтобы вместить весь материал, имеющийся в Библиотеке Конгресса — а это двадцать миллионов томов, — потребуется 20 терабайтов. А для того чтобы превратить все эти терабайты в зрительные образы, вычислительная техника ежедневно нарабатывала 100 тысяч процессорных часов.

Кульминация фильма — двадцатиминутный эпизод с гигантским водоворотом. «Летучий Голландец» под командованием Дейви Джонса и «Черная Жемчужина» Джека Воробья плывут навстречу друг другу. Пытаясь удержаться на краю вращающейся воронки в полмили шириной, противники открывают огонь. Но сила стихии слишком велика, и суда начинают погружаться в воду, вращаясь все быстрее и быстрее.

Первоначально воронку собирались создать, наложив текстуру океанической воды на сосуд конической формы. Именно таков обычный порядок действий, когда требуется изобразить поверхность моря. Но уже через несколько минут после начала первого же тестового просмотра стало ясно, что такой «водоворот» выглядит неестественно, как-то слишком уж примитивно. Пришлось прибегнуть к намного более сложной системе имитации жидкостей, в которой степень правдоподобия напрямую зависит от имеющихся в распоряжении вычислительных ресурсов. Чем больше информации об отдельных «капельках» можно обработать (их размер, положение в пространстве, яркость и т.п.), тем достовернее результат. В 2006 году при съемках «Посейдона» вычисления приходилось разделять между несколькими одновременно работающими процессорами. Теперь же, несмотря на огромный рост производительности техники, задачи настолько усложнились, что потребовалась вычислительная мощь сорока процессоров.

Но на этом «рисование» водоворота не завершилось. Предстояло еще добавить брызги, туман над водой, дымку в воздухе. К счастью, в двухстах пятидесяти из трехсот кадров основное действие происходило на палубе, а воронка лишь немного виднелась на заднем плане, что давало возможность обойтись без подробной проработки всех деталей.

В довершение всего, по замыслу режиссера, попавшие в водоворот корабли должны были двигаться с разной скоростью, тогда как в действительности движение внутри подобного природного феномена происходит равномерно по всей поверхности. Но для CGI нарушение законов физики — дело привычное. Выход был найден: одну и ту же имитацию движения внутри водоворота провели дважды с разной скоростью, а потом совместили оба фрагмента.

Вообще, предоставляемая CGI возможность обходить законы физики бесценна для кино. Взять хотя бы пример из «Матрицы». В сцене погони на автостраде стало возможным столкнуть два движущихся с огромной скоростью транспортных средства и заставить их испытать разрушительную силу сюрреалистической инерции. Невероятные события можно снимать в невероятных ракурсах. Основы же этого метода были заложены в первой «Матрице», когда в сцене крушения вертолета по фасаду высотного здания, будто по водной глади, пробегали волны. В алгоритмическом мире «Матрицы» такие отступления от законов физики представляются вполне допустимыми.

В последующих сериях они стали еще заметнее. «Намного интереснее разрушать что-нибудь в кино таким образом, как это невозможно сделать в реальной жизни, чем просто показывать, как устроить хаос при помощи ингредиентов, которые легко приобрети в местном супермаркете», — говорил Джон Гаэта, отвечавший в этих фильмах за создание основной части компьютерных эффектов.

Не менее впечатляющих эффектов можно добиться и манипулируя временем. Так называемое «время пули», появившееся в «Матрице», получило широкое распространение, проложив себе дорогу даже в последние работы Такэси Китано.

Выглядит это примерно так: два человека стоят на крыше. Один их них, одетый в черный пиджак, с черным галстуком, пристально смотрит на другого сквозь черные очки. И вдруг выпускает в него несколько пуль. А дальше время замедляется, пока пули летят по направлению к жертве. Ракурс меняется, в то время как человек прогибается назад, уклоняясь от пуль. Смертоносный свинец проносится мимо уже с нормальной скоростью. Человек выпрямляется и продолжает сражение.

Чтобы осуществить подобный показ кинематографического действия в стиле японского анимэ, потребовалось осуществить замедленную съемку камерой, движущейся с постоянной скоростью. Чтобы достичь, казалось бы, невозможного, команда разработчиков спецэффектов расположила 120 фотокамер «Никон» вдоль траектории, рассчитанной на компьютере. Камеры последовательно делали фотографии действия, потом снимки сканировались. Компьютер генерировал и дополнил недостающие моменты между кадрами, и уже после этого сцена была соединена с цифровым фоном.

Но вернемся к «Пиратам». На протяжении всего эпизода с водоворотом цифровые и реальные персонажи взаимодействуют друг с другом. Съемки эпизода проходили в ангаре в Палмдейле, штат Калифорния. Актеры играли на палубе полноразмерных макетов «Голландца» и «Жемчужины». Вокруг этой огромной декорации разместился «синий экран» высотой 65 футов и площадью 650 тысяч квадратных футов, позволявший вести съемку с поворотом на 270 градусов. Задачей ILM было «извлечь» актеров и палубы из отснятого материала. Использование технологии «захват движения» позволило превратить игру актеров и каскадеров в обширные данные для цифровой анимации команды «Голландца». Затем актеров и палубы «трансплантировали» на цифровые корабли с цифровыми парусами и оснасткой, наводнили корабли цифровыми матросами и пустили вращаться в водовороте.

Как известно, компьютерные технологии позволяют создавать фотореалистических героев «с нуля». Таким персонажем в «Пиратах» стал Дейви Джонс. Если при работе над второй серией основной задачей было гладко и незаметно ввести в действие Дейви Джонса, для чего требовалось написать и отладить соответствующее программное обеспечение, то теперь все необходимое уже имелось в распоряжении ILM и можно было заниматься более творческими задачами. В последней ленте Джонс сражается на мечах, впадает в ярость, даже проливает слезу. Как и прежде, 95 процентов времени симуляции уходило на «оживление» щупалец персонажа. К счастью, эта часть работы была уже настолько отлажена, что на сей раз в соответствии с указаниями режиссера Гора Вербински их можно было заставлять «играть».

Самым сложным оказался внешне совсем неприметный кадр, в котором Дейви Джонс проливает слезинку. Ведь нужно было собрать капельку жидкости в складках кожи капитана, а потом, когда он моргнет, сделать так, чтобы она скатилась по щеке. Приходилось учитывать и поверхностное натяжение жидкости, и сложность движения капли, скатывающейся по неровной поверхности кожи, и оставляемый ею влажный след.

Появившиеся у персонажа эмоции, переживания сразу же сделали его более интересным, нежели стандартное примитивное чудище.

Дейви Джонс — это всегда цифровой персонаж, и создавался он методом так называемого «захвата движения».

Наиболее яркий пример использования «захвата движения» в кино — это Голлум из трилогии «Властелин колец». У этого человекоподобного существа есть своя психология, внутренний конфликт, если угодно, драма. Авторы поставили перед собой задачу сделать Голлума возможно более правдоподобным цифровым персонажем, способным взаимодействовать с партнерами. Это результат удивительного синтеза актерской игры и цифровых технологий. Каждое движение, каждое выражение лица создавалось актером, а затем средствами компьютерной обработки преобразовывалось в нечто совершенно нечеловеческое. Это классический случай, когда в одном персонаже уживаются экранный герой и злодей. При помощи одного лишь грима или одних только компьютерных технологий не удалось бы воссоздать всю сложную гамму передаваемых актером эмоций.

Каждая сцена снималась как минимум трижды: с Энди Сёркисом, одетым в белый обтягивающий костюм, с участием остальных актеров; второй раз Сёркис говорил за кадром, а партнеры на съемочной площадке обращались в пустоту, где потом появится анимированный Голлум; и наконец, Сёркис играл один в студии в специальном костюме, посредством которого все его движения оцифровывались. Именно этот процесс регистрации движений актера известен как «захват движения», или motion capture. Глядя на Голлума, забываешь, что это цифровой персонаж, ведь Сёркис предоставил столько дополнительной эмоциональной и психологической информации.

Уже разработано немало вариаций технологии «захват движения». Одна из них, так называемая performance capture, широко применялась в ленте «Полярный экспресс» (2004). Это первый CGI-фильм, где «захват движения» использовался для всех действующих лиц, благодаря чему анимированные персонажи получились на удивление «живыми», вплоть до того, что порой возникало ощущение, что на экране не цифровой персонаж, а все-таки вполне реальный мальчишка. Помимо движений тела в данном случае фиксировалась также и мимика [4].

В «Пиратах» есть еще один любопытный пример использования «захвата движения». Это некий гибрид Джонни Деппа с существом по имени Вивем из второго фильма. Вивем — старый пират, который настолько сросся с кораблем, что стал его неотъемлемой частью. Джек Воробей воображает, что и сам становится частью команды «Летучего Голландца». Он худеет, его тело покрывается ракушками, врастает в корабль. Отделяясь от стены каюты, он оставляет в ней часть себя. Для создания подобного эффекта было решено дополнить данные, полученные в результате motion capture, и дорисовать лицо вручную, чтобы экранный персонаж был неотличим от реального Джонни Деппа. Иными словами, здесь речь идет об идеальном дублере, как две капли воды похожем на актера и при этом способном выполнить любые трюки, даже вынуть мозг из собственной головы.

Это наиболее явные, очевидные проявления цифровой обработки изображений. Не меньшее значение имеет и незаметное, неброское применение CGI, как, например, в таком «некомпьютерном» фильме, как мюзикл «Бриолин» Адама Шенкмана, где компьютерные технологии потребовались для того, чтобы привести городской пейзаж современного Балтимора в соответствие с 60-ми годами прошлого века. Не случайно специалисты по компьютерным эффектам, отвечающие за выполнение «черной работы» по исправлению всевозможных недочетов, высоко ценятся создателями фильмов. Так, за то, чтобы убрать очертания нижнего белья, явственно проступавшие под костюмом Марлона Брандо в «Острове доктора Моро», продюсеры не поскупились заплатить студии ILM 50 тысяч долларов.

Если рассматривать каждый случай использования CGI в кино изолированно, то становится очевидным, что за редким исключением аналогичного результата можно было бы добиться и традиционными средствами. Ведь первые примеры морфинга, или преобразования одного предмета либо существа в нечто другое, встречаются еще у Мельеса, аналоги фракталов — в «Космической Одиссее», когда зритель наблюдает захватывающие дух абстрактные геометрические изображения в эпизоде полета сквозь время, различные манипуляции с цветом и атмосферой — у Куросавы в картине «Я видел такие сны». Использование CGI существенно облегчает решение подобных задач, а число полученных таким образом кадров настолько велико, что встает вопрос уже о цифровом фильме.

Цифровая обработка и компьютерное создание изображений иной раз заставляют усомниться в таких базовых для кинематографа понятиях, как фотографический реализм, индексная природа кино. Не исключено, что уточнения требует само определение фильма, который перестал сниматься на пленке, демонстрироваться в кинозале, не является более фиксацией предкамерной реальности или вообще какой бы то ни было реальности.

Цифровое изображение изменяет наше ощущение необходимой связи между камерой и внефильмовой реальностью. Присутствие того и другого уже не является абсолютно необходимым. Теперь «сфотографировать» то, что невозможно увидеть, стало намного проще. Компьютерные технологии преобразуют изображение в пиксели, которые можно с легкостью трансформировать, перерабатывать, изменять. Стирается линия между анимацией (которая создает образы там, где их вообще прежде не было) и монтажом (который занимается перестановкой фрагментов событий, произошедших перед камерой). Когда художник получает возможность легко манипулировать цифровым изображением либо в целом, либо покадрово, фильм превращается в серию рисунков. Возможность вручную рисовать на оцифрованных снимках — это весьма серьезное изменение в статусе кино, парадоксальным образом возвращающее «искусство движущихся изображений» к его истокам.

С древности люди мечтали о возможности передачи движения в своих произведениях. Так в первобытных рисунках северных народностей нашей страны мы видим бегущего оленя, изображенного с большим количеством ног, как бы показывающих стремительность его бега; танцующего охотника с восемью ногами и руками, которыми переданы различные моменты движения в танце. Такие же рисунки были найдены у народов Южной Африки, индейцев Северной и Южной Америки и многих других. Человек наблюдал жизнь, видел движение в жизни и старался воспроизвести, запечатлеть это движение в своих рисунках доступными ему средствами [5].

Так в древнем Египте и древней Греции попытку передачи движения можно увидеть в скульптурных рельефах, в росписях гробниц и храмов фараонов, в рисунках, украшающих вазы.

В 70-е годы до н.э. - Римский поэт и философ Лукреций в трактате "О природе вещей" описал приспособление для высвечивания на экране движущихся рисунков.

В Х-ХI вв. – найдены первые упоминания о китайском театре теней.

В XV в. - появились книжки с рисунками, воспроизводившими различные фазы (моменты) движения человеческой фигуры. Свернутые в рулон, а затем мгновенно разворачивавшиеся, эти книжки создавали иллюзию оживших рисунков.

В средние века также находились умельцы, развлекавшие публику сеансами движущихся картинок при помощи оптических устройств наподобие фильмоскопов, куда вставляли прозрачные пластины с рисунками. Такие аппараты называли «волшебным фонарем».

В 1646 г. - монах Атанасиус Киршер дал первое описание устройства сконструированного им "волшебного фонаря". И с XVII века в бродячих театрах по всей Европе начали проводиться такие представления.

1832 г. - Молодой бельгийский профессор Жозеф Плато построил маленький лабораторный прибор – фенакистископ, название которого происходит от греческого слова "фенакс" - обманщик и "скоп" - смотреть. Состоит он из двух картонных дисков: первый с прорезями, второй с фигурками в разных фазах движения. При быстром вращении фигурки кажутся движущимися. Конструкция фенакистископа основана на способности человеческого глаза сохранять изображения, например, лежишь, болеешь и от нечего делать весь день смотришь в окно, потом закрываешь глаза и все равно видишь окно. Способность сетчатки человеческого глаза сохранять изображение позволяет нам видеть огненный круг в воздухе, когда вращают горящий факел, звездный след и т.п.

1832 г. - Тот же принцип был положен венским профессором Симоном фон Штампефером в основу стробоскопа. Эффект видимого движения при смене неподвижных изображений, сделанных на внутреннем диске, стал называться стробоскопическим эффектом. В середине XIX века этот прибор под названием "стробоскоп" получил широкое распространение как техническая игрушка. По существу это было рождением мультипликации. Для того чтобы получить в стробоскопе или на киноэкране нужное движение, художнику приходится изготовлять большое количество рисунков, раскладывающих то или иное движение на составляющие его элементы. "Стробоскопом" был назван картонный барабан, насаженный на ось. На внутренней стороне этого барабана на бумажной ленте находилась серия рисунков (обычно их было от восьми до двенадцати), иллюстрирующих последовательные фазы движения человека или животного, совершающего определенное действие, например: бег страуса, ходьбу слона, скачку лошади, прыжки ребенка со скакалкой и т.п. Каждый последующий рисунок немного отличался от предыдущего тем, что он воспроизводил новый момент движения; последний рисунок каждого цикла являлся как бы замыкающим по отношению к первому рисунку. Вставив бумажную ленту с рисунками в барабан с узкими, продолговатыми отверстиями, прорезанными против каждого рисунка, и вращая барабан вокруг оси, зритель видел быструю последовательную смену рисунков, которая создавала полную иллюзию их движения [6].

1834 г. - Зоотроп, в котором, подобно стробоскопу, двигались наклеенные на ленту рисунки, был сконструирован английским математиком Уильямом Джорджем Хорнером.

Позднее появился стробоскоп, в котором рисунки были заменены фотографиями.

1877 г. - француз Эмиль Рейно, создал новый, более совершенный прибор, назвав его "праксиноскопом". 30 августа 1877 года, в Париже был запатентован праксиноскоп Эмиля Рейно.

1880 г. - Эмилю Рейно пришла идея заменить в ленте барабана цикловые рисунки, которые воспроизводили одно и то же движение, начиная и замыкая его, более длинными лентами, на которых в последовательных рисунках разыгрывались занимательные сюжеты маленьких смешных сценок.

В то же время, с 1870 года, в Сан-Франциско англичанин Эдвард Мюйбридж начал свою работу по съемке последовательных фаз движения. Его исследования и по сей день служат значительным вкладом в изучение движения животных и человека.

1885 г. - Герман Кастлера создает мутоскоп - прибор с барабаном, в котором помещалась тысяча (и больше) рисунков.

1888 г. - Рейно усовершенствовал свой праксиноскоп, перенес рисунки на целлулоидную ленту (35 мм) и высветил ее на большом экране в кругу своих родных и друзей. С 1892 года Рейно устраивает специальные показы в музее Гревен и дает им название "Оптический театр".

Ленты у Рейно по тем временам были длинными. Каждая из них. демонстрировалась в течение 12 минут, в каждой было около 500 рисунков. Показы сопровождались музыкой, пением и разнообразными звуковыми эффектами. Эмиль Рейно не только изобретатель техники, но прежде всего - создатель элементарных основ мультипликации. Еще до рождения кинематографа он нашел основной метод одушевления рисунков, получивший во Франции название "image par image" т.е. изображение за изображением, рисунок за рисунком, широко разработанный сейчас в кинематографии искусства рисованного фильма. Интересно, что уже тогда Эмиль Рейно нашел способ отделения рисунков движения своих героев от декораций, на фоне которых эти движения воспроизводились. Изготовление рисунков для его пантомим производилось им на прозрачных желатиновых, пластинках, каждая из них вверху и внизу имела по два отверстия, что позволяло Эмилю Рейно, как и в современной мультипликации, точно корректировать местоположение рисунков. Поначалу в театре было много народу, но вскоре поток зрителей стал уменьшаться.

Изобретение братьев Люмьер, которые в 1895 г. разработали конструкцию киноаппарата для съемки и проекции движущихся фотографий, назвав его кинематографом, нанесло смертельный удар "Оптическому театру" Эмиля Рейно. Опытная демонстрация фильма, заснятого на кинопленке, состоялась в марте 1895 г., а в конце декабря того же года в Париже уже начал функционировать первый кинотеатр [7].

Рождение кинематографа вытеснило мультипликацию. На некоторое время ее предали забвению, увлекшись перспективами быстро развивающейся игровой кинематографии. В 1910 году Рейно, подавленный постигшими его затем неудачами, утопил все оборудование и свои фильмы в Сене. В 1916 году он умер в приюте для бедняков.

В 1905 году, через десять лет после изобретения кино, американцы Стюарт Блектон и У.Маккей впервые сняли на кинопленку рисунки и создали прообраз мультипликационного кино. В чем же заключается секрет «оживания рисунков»?

В проекторе за секунду пробегает 24 кадра, и для глаза все они сливаются в одно движущееся изображение. Значит, для «оживления» нужно сделать множество рисунков одного и того же объекта, на каждом из которых он изображается чуть-чуть по-другому. Вот почему этот вид кинематографа получил название «мультипликация». В переводе с латинского это слово означает «умножение», а первые художники как раз тем и занимались, что размножали сделанные заранее рисунки.

Позднее, когда появились не только рисованные, но и кукольные мультфильмы, для них придумали другое название - «анимация» (от латинского слова «анима» - душа и означает «одушевление»). Но многим более близко старое и привычное понятие мультипликации.

Наиболее известны следующие виды мультипликации:

• графическая (рисованная) – в фильме действуют рисованные герои;

• предметная (объемная) – действуют предметы, куклы;

• перекладная – плоские марионетки, вырезки.

Предметную мультипликацию открыл для публики бывший морской офицер — американец Стюарт Блектон.

Блектон знал об изобретении Эмиля Рейно, но попытался внести в это открытие что-то свое. Начал он не с мультипликации. Сначала он работал на киностудии Эдисона в качестве художника и конструктора. Его безумно интересовали трюки и фокусы: с помощью кино он хотел создать такой мир, какого не существовало в действительности.

Эксперименты и поиски привели Блектона к предметной мультипликации. В 1906 году он делает небольшую картину «Отель с привидениями», где все вещи передвигались по комнате сами. Как это удалось Блектону, никто не мог понять. Его забрасывали вопросами, но Блектон держал находку в секрете.

В следующем году он сделал фильм "Магическое вечное перо». Здесь использована уже не объемная, а рисованная, или, как ее еще назовут, графическая, мультипликация. Главный герой картины — авторучка, которая на глазах у изумленной публики рисовала заядлого курильщика — тот пускал клубы дыма перед сидящей напротив дамой. В России фильм назвали «Мечты курильщика». В нем внимание было приковано к человеку, а не к ручке, как в оригинале.

1913 г. - Американец Джон Рэндольф Брэй в фильме "Сон художника" ("Тhe Artist's Dream") впервые применил упрощенную анимационную технологию: на статичный, неизменный рисунок накладывались клише с меняющимися, подвижными элементами. Это был первый шаг по направлению к механизации аниматорского труда.

Раньше всю работу по созданию лент производил сам режиссер с несколькими помощниками: он и продумывал как художник-постановщик все изобразительное решение фильма, и сам рисовал по кадрам и «одушевлял» изображение, и сам снимал его кадр за кадром на пленку (для мультфильма, длящегося всего одну минуту, требуется 1440 рисунков). Теперь произошло разделение творческих профессий, во многом благодаря разработанной Диснеем конвейерной системе. Съемочную группу фильма составляет коллектив от 30 до 150 человек и более: сценарист, режиссер, художник-постановщик, художник-одушевитель, художники-фазовщики, прорисовщики, контуровщики, заливщики, оператор, композитор, актеры.

Для покадровой съемки анимационных рисунков и надписей при производстве фильмов используют специальный анимационный станок.

Он состоит из вертикальной станины (корпуса) с передвигаемым по ней вверх и вниз киносъемочным аппаратом, а также подвижного съемочного стола. Графические заготовки изображаемой сцены, выполненные обычно на прозрачном материале, помещаются на стол в несколько слоев, фиксируются на нем прижимной стеклянной пластиной и освещаются сверху — на отражение, или снизу — на просвет. Изображение изменяют и снимают кадр за кадром.

В 1914 году Брэй начал серию "Полковник Враль" ("Сolonel Heeza Liar"), в которой впервые появился постоянный персонаж с определенными внешними особенностями и чертами характера.

1916 г. - Сегундо де Шомон и итальянец Джованни Пастроне снимают фильм, в котором соединяют актерские и кукольные эпизоды, - "Война и сон Мони" ("La Guerra e il sogno di Moni").

1917 г. - Премьера первого полнометражного художественного анимационного фильма "Еl Apostol" режиссера из Аргентины Квирини Кристиани.

В 20-е годы появилась студия Уолта Диснея, на которой были созданы первые фильмы с кроликом Освальдом. Однако Дисней вскоре потерял права на этого персонажа по причине неудачно составленного контракта.

Тем не менее, на протяжении нескольких десятилетий Дисней будет некоронованным королем анимации. Его студия сыграла ключевую роль в решении многих проблем: в разработке характера героя анимационного фильма, в организации производства, технических нововведений - прежде всего в области цвета и звука

1928 г. - Рождение Мышонка Микки-Микки Мауса, самого популярного рисованного персонажа в истории анимационного кино. Третий фильм этой серии, "Пароходик Вилли" ("Steamboat Willie", 1928) - первая сохранившаяся звуковая лента. Через год Уолт Дисней снял "Танец скелетов" ("Skeleton Dancе"), первый из серии "Забавные симфонии".

1932 г. - Премьера первого цветного анимационного фильма "Цветы и деревья" ("Flowers and Trees") производства Диснея.

1937 г. - Дисней в фильме "Старая мельница" впервые применяет камеру, позволявшую получать глубинную перспективу. В этом же году Дисней выпустил на экраны свой первый полнометражный анимационный фильм - "Белоснежка и семь гномов".

1940 г. - На студии "Метро-Голдвин-Майер" начинают производство серии "Том и Джерри". Следующие 17 лет над ней работают аниматоры Джозеф Барбера и Уильям Ханна.

1950 г. - В Массачусетсом Технологическом институте проводятся первые эксперименты с компьютерно-генерированным изображением.

1955 г. – В США торжественно открыт "Диснейленд" - парк аттракционов и развлечений, воссоздающий атмосферу диснеевского кино. В дальнейшем такие парки начали строить и в других странах.

1961 г. - Премьера фильма Диснея "101 далматинец", в котором для тиражирования рисунков использовали ксерографию.

1963 г. - В американской компании "Веll Telephone Labaratories" осуществлено производство первого компьютерного анимационного фильма (автор Э.Заяц). Идет быстрое развитие компьютерной графики, в которой помимо технических аспектов все большую роль начинают играть эстетические критерии. А первым аниматором, использовавшим компьютерную графику в плане чисто творческом, стал Петер Фёльдеш (венгр по происхождению), показавший в 1971 году на кинофестивале в Аннеси свой фильм "Меta data". Электроника начинает играть все более значительную роль в кинопроизводстве.

1964 г. - Вышел на экраны первый игровой фильм из серии "Розовая пантера" режиссера Блейка Эдвардса. Автором анимационной заставки в этой ленте был Фриц Фриленг. Успех заставки оказался настолько громким, что "розовая пантера" начала жить своей собственной жизнью и стала героиней целой серии анимационных фильмов.

1966 г. - В Массачусетском Технологическом институте разработана система "Genesys", в которой для создания рисунков используется световая кисть. Подобные опыты с генерированием изображения проводятся при поддержке Канадского Национального исследовательского совета (National Research Соuncil).

Чарли Чури из университета штата Огайо при помощи компьютера IВМ-7094 впервые создает портрет человека (Sine Curve Man).

1975 г. - Повсеместное применение компьютерной графики на американском телевидении для производства логотипов, заставок, рекламы и т.п. Компьютерная анимация используется большинством студий, которые выпускают коммерческие анимационные фильмы.Популяризация видеоигр и интерактивной компьютерной графики в США. Джордж Лукас создал ILM (Industrial Light and Magic), задача которой - работа в сфере электронных спецэффектов для кинематографа.

1976 г. - Американец Мартин Ньюэлл на показе "Siggraph" демонстрирует трехмерное изображение чайника для заваривания чая (это изображение было представлено на экспозиции в Бостонском Компьютерном музее рядом с чайником-оригиналом).

1977 г. - Премьера фильма Джорджа Лукаса "Звездные войны", в котором использованы приемы кукольной анимации, лазерные эффекты, трюковые съемки. Эта лента оказала огромное влияние на кино- и телепроизводство последующих лет (а также на производство видеокомиксов и рекламы).

1988 г. - Чешский аниматор (художник и кукольник) Ян Шванкмайер поставил свой первый полнометражный фильм "Алиса" по Л.Кэрролу. Здесь игровой, актерский фильм соединен с разными видами анимационной техники (коллажем, папье-маше, рисунком и куклами). Премьера фильма "Кто подставил кролика Роджера" Роберта Земекиса, в котором блестяще соединяются игровая и анимационная техники.

1995 г. - "Каспер" ("Саsper") Брэда Сиберлинга вмещает в себя в целом 40 минут синтетических анимационных изображений.

1996 г. - "История игрушек" ("Тоу Storу") Джона Ласетера (производство компаний "Пиксар" и "Дисней") становится первым полнометражным фильмом, созданным целиком из синтетических изображений.

Компания "Imax Corporation" представляет новую технологию "Stereo Animation Drawing Device" - прибор для рисования стереоанимации, которая позволяет аниматорам разрабатывать трехмерные стереоскопические анимационные фильмы для демонстрации в кинотеатрах Imах 3D. С его помощью аниматоры могут рисовать и анимировать в пространстве непосредственно руками. В отличие от анимационной компьютерной анимации, где используется клавиатура, "мышь" и сложные инженерные манипуляции, тут используется жезл, свободно передвигающийся и превращающий движение руки аниматора в линии, которые возникают в пространстве в процессе рисования. Связанная с этим технология "Geretto" позволяет аниматору создавать сложные и очень длинные (до ста кадров) фрагменты анимации из небольшого числа таких рисунков [8].

Компания "Пиксар" объявляет о последней разработке системы лазерной записи РIXAR VISION, которая превращает цифровые компьютерные данные в изображения на кинопленке с невиданными прежде качеством и быстротой. Система была опробована на анимационном блокбастере 1998 года "Жизнь жучков".

А затем на следующем хите - "История игрушек 2". Несколько позже это изобретение компании "Пиксар" получает "Технический приз" Американской киноакадемии. Состоялись первые в истории анимации и кинематографа в целом показы полнометражных фильмов на большом экране в "цифровой проекции" - "Тарзан" и "История игрушек 2".

2000 г. - Кинокомпания Стивена Спилберга "Dream-Works SKG", начавшая активно производить собственные анимационные фильмы, как традиционные ("Принц Египта", 1998), так и компьютерные ("Муравьишка Антц", 1998).

Компания "Уолт Дисней" выпускает полнометражный фильм "Динозавр", в котором на протяжении всей ленты соединены реальный фон и компьютерно-генерированное изображение животных.

Фирма "Сinesite, Inc.", являющаяся подразделением "Еаstman Kodak Companу", ввела качественно новую систему спецэффектов, которая была опробована на фильме "Люди Икс".

Эта система используется для создания трехмерного анимированного робота, который взаимодействует с "живыми" персонажами и реальным фоном в новом фильме "Красная планета".

Новые информационные технологии не заменяют и не подменяют творческий процесс создания произведения искусства, но не являются безразличными к нему, открывая новые возможности, предлагая новые задачи, определяя новые закономерности построения художественного образа. Компьютерное искусство стало существенной реалией жизни человека и служит для украшения реального мира.

Спецэффекты в кинематографе применяются достаточно давно и очень широко. Компьютерные технологии раскрывают множество новых возможностей перед режиссёрами, операторами, постановщиками.

Анимация в самых разных её формах и проявлениях живёт уже почти столько же, сколько и сам человек.

1. Киностудия Windows (Movie Maker)

2. VirtualDub

3. Sony Vegas Pro

4. Movavi Video Editor

5. Adobe Premiere Pro

Еще одна пробная версия программы для видеомонтажа, которую используют в Голливуде и ведущие «продакшены» клипов и рекламных роликов.

На данный момент существует очень много программ для монтажа, редактирования и создания видео. Они бывают и профессиональные (как Sony Vegas Pro или Adobe Premier Pro), и для новичков (Киностудия Windows), бесплатные и платные (Movavi), с разным функционалом. Объединяет их то, что все они дают возможности любому человеку почувствовать себя режиссёром своего собственного фильма, смонтировать клип или поздравление для близких, наглядно что-либо продемонстрировать и многое другое.

Новые информационные технологии не заменяют и не подменяют творческий процесс создания произведения искусства, но не являются безразличными к нему, открывая новые возможности, предлагая новые задачи, определяя новые закономерности построения художественного образа. Компьютерное искусство стало существенной реалией жизни человека и служит для украшения реального мира.

Спецэффекты в кинематографе применяются достаточно давно и очень широко. Компьютерные технологии раскрывают множество новых возможностей перед режиссёрами, операторами, постановщиками.

Анимация в самых разных её формах и проявлениях живёт уже почти столько же, сколько и сам человек.

На данный момент существует очень много программ для монтажа, редактирования и создания видео. Они бывают и профессиональные (как Sony Vegas Pro или Adobe Premier Pro), и для новичков (Киностудия Windows), бесплатные и платные (Movavi), с разным функционалом. Объединяет их то, что все они дают возможности любому человеку почувствовать себя режиссёром своего собственного фильма, смонтировать клип или поздравление для близких, наглядно что-либо продемонстрировать и многое другое.

1. Арнхейм Р. Кино как искусство. М. – изд.Прогресс, 2011. С. 169.

2. Ball-Rokeach S.J., Rokeach M., Grube J.W. Influencing behavior and belief through television. N. Y., 2011.

3. Белл Д. Грядущее постиндустриальное общество: Опыт социального прогнозирования. М – изд.Academia., 2012.

4. Мorin Edgar. Le cinema ou J'homme imaginaire// Essais d'antropologie sociologique. P., 2013.

5. Иоскевич Я.Б. Новые технологии и эволюция художественной культуры. СПб. - РИИИ , 2013. С. 76.

6. Познин В.Ф. Аудиовизуальный продукт: технология плюс творчество: монография. СПб. - СПбГУКиТ 2014. С. 218-226.

7. https://tjournal.ru/p/cg-history

8. http://softobase.com/

9. http://soft.mydiv.net/

10. http://wikipedia.org/

infourok.ru

Смотрите также

• 
  Системный анализ в экономике темы рефератов
• 
  Рибозимы биологические катализаторы небелковой природы реферат
• 
  Реферат ресурсы биосферы и демографические проблемы
• 
  Реферат на тему черноморцы и линейцы
• 
  Реферат на тему методы изучения семьи
• 
  Реферат на тему заповедники донецкой области
• 
  Реферат восточные единоборства специфика развиваемые качества
• 
  Ресурсы биосферы и демографические проблемы реферат
• 
  Право и государство древней греции реферат
• 
  Носители информации вчера сегодня завтра реферат
• 
  Модель управления изменениями л грейнера реферат