«Видеокомпьютерная анимация и системы виртуальной реальности» Составитель доцент Гераськина с.Т.

1. Анимация, мультипликация, cartoons.Определения, особенности, жанры.

Компьютерная анимация — вид анимации, создаваемый при помощи компьютера. На сегодня она получила широкое применение как в области развлечений, так и в производственной, научной и деловой сферах. Являясь производной от компьютерной графики, анимация наследует те же способы создания изображений: векторная графика, растровая графика, фрактальная графика, трехмерная графика (3D).

По принципу анимирования можно выделить несколько видов компьютерной анимации:

Анимация по ключевым кадрам. Расстановка ключевых кадров производится аниматором. Промежуточные же кадры генерирует специальная программа. Этот способ наиболее близок к традиционной рисованной анимации, только роль фазовщика берет на себя компьютер, а не человек.

Запись движения. Данные анимации записываются специальным оборудованием с реально двигающихся объектов и переносятся на их имитацию в компьютере. Распространённый пример такой техники — Motion capture (захват движений). Актеры в специальных костюмах с датчиками совершают движения, которые записываются камерами и анализируется специальным программным обеспечением. Итоговые данные о перемещении суставов и конечностей актеров применяют к трёхмерным скелетам виртуальных персонажей, чем добиваются высокого уровня достоверности их движения.

Такой же метод используют для переноса мимики живого актера на его трёхмерный аналог в компьютере. Процедурная анимация полностью или частично рассчитывается компьютером. Сюда можно включить следующие её виды: симуляция физического взаимодействия твёрдых тел; имитация движения систем частиц, жидкостей и газов; имитация взаимодействия мягких тел (ткани, волос); расчёт движения иерархической структуры связей (скелета персонажа) под внешним воздействием; имитация автономного (самостоятельного) движения персонажа.

Мультиплика́ция (от multiplicatio — умножение, увеличение, возрастание, размножение) анима́ция (англ. animation — одушевление, animare — оживить) — вид, произведения которого создаются путём покадровой съёмки отдельных рисунков (в том числе составных) — для рисованных фильмов, или покадровой съёмки отдельных театральных сцен — для кукольных фильмов. В настоящее время помимо привычного термина «мультипликация» широко употребляется также и термин «анимация».

В графической мультипликации кадры — это последовательные фазы движения рисованных объектов (графических, теневых (силуэтных)), основанные на плоских марионетках и «перекладках», включая и фотовырезки). В объёмной мультипликации кадры являются фотографиями объёмных объектов — кукольных, барельефных, пластилиновых. В компьютерной мультипликации кадры синтезируются (обсчитываются) специальными компьютерными программами. Современные виды: 3D, Flash.

Исходя из психофизиологических особенностей человеческого визуального восприятия для создания эффекта плавного движения скорость смены кадров должна быть не менее 18 кадров в секунду. В современном кинематографе используется стандарт в 24 кадра в секунду.

2. Этапы создания трехмерного проекта

Для создания компьютерной графики используются специальные программы, которые называются 3D-редакторами. Они предоставляют в распоряжение пользователя трехмерное пространство, в котором можно создавать, перемещать и вращать 3D-объекты. Процесс создания трехмерного проекта делится на несколько обязательных и последовательных этапов. Они одинаковы, независимо от того, в каком 3D-редакторе выполняется проект и какой это проект.

Моделирование. Процесс создания трехмерных объектов называется моделированием, а сами объекты - моделями. В отличие от рисованного изображения, трехмерную модель можно вращать и перемещать в трех измерениях, глядя на нее со всех сторон.Существует множество разных способов моделирования.

Анимация. В отличие от моделирования, анимация не является обязательным этапом создания трехмерных проектов. Анимация подразумевает изменение положения объектов, которые присутствуют в трехмерном пространстве, во времени.

Съемка. Для съемки анимации, созданной в 3D-редакторе, применяются виртуальные камеры. Как и реальные, виртуальные камеры можно перемещать, а также переключаться между ними в процессе анимации. Например, первые 50 кадров анимации можно наблюдать через первую камеру, а затем переключаться на вид из второй. Виртуальные камеры обладают теми же свойствами, что и настоящие: они могут фиксировать картинку под разным углом зрения, имитировать эффект глубины резкости и т. д.Необходимо правильно подобрать расположение камер, чтобы точка съемки была наиболее удачной, а также продумать, как камеры будут перемещаться в процессе анимации.

Освещение. Для имитации освещения в трехмерной графике используются специальные объекты, которые так и называются - источники света. Чтобы освещение 3D-объектов было похоже на настоящее, приходится учитывать множество факторов: где расположен источник света, с какой силой он светит, от каких предметов отражается и т. д.

Текстурирование. Объекты, созданные в трехмерном пространстве, на этапе моделирования отличаются друг от друга только формой. Чтобы 3D-модель напоминала реальный предмет, недостаточно точно повторить его форму, нужно еще и раскрасить ее соответствующим образом. Процесс раскраски трехмерных объектов называется текстурированием. Это слово происходит от термина "текстура", которым обозначается рисунок, накладываемый на 3D-модель. В общем смысле слово "текстура" имеет несколько другое значение и обозначает особенности строения твердого вещества, обусловленные характером расположения его составных частей.В трехмерной графике текстурой может служить как фотография реального объекта, наложенная на 3D-модель, так и двумерный рисунок, созданный в программе типа Adobe Photoshop.

Визуализация. Визуализация всегда является последним этапом работы над проектом. Можно сказать, что без визуализация получение конечного результат. Визуализацию также называют рендерингом, или просчетом.

3. Основные видеоформаты и их отличительные особенности. Форматы аналогового и цифрового видео.

Формат MPEG обеспечивает компрессию с потерей качества и не имеющий настройки в процентах качества, а только по потоку данных в секунду. Существует пять подформатов данного формата. MPEG-1 (стандарт разработан в 1992 г. с учетом возможностей 2-х скоростных CD-ROM и 486 компьютеров).

MPEG-2 (первично формат создавался для цифровой передачи видео вещательного качества; используется в DVD, цифровом TV и HDTV), MPEG-3 (предназначался для телевидения высокой четкости (HDTV), но позже стал частью стандарта MPEG-2), MPEG-4 (стандарт предназначен для обработки низких потоков данных в мультимедийной электронной почте, видеотелефонах, электронных информационных изданиях) и МР3 (предназначен только для сжатия аудио, используя компрессию с потерями информации, слабо воспринимаемой человеческим ухом).

Video CD (VCD)- стандарт записи видео в формате MPEG-1 на обычный Compact Disk (до 74 минут видео).DVD (Digital Versatile Disk) - формат DVD-диска принят в 1995 г. Первоначально аббревиатура DVD расшифровывалась, как Digital Video Disc (цифровой видеодиск), несколько позже появилась аббревиатуры DVDрасшифровывается, как Digital Versatile Disc, то есть универсальный цифровой диск.

VOB (Versioned Object Base) - контейнерный формат, который входит в состав DVD Video. В этих файлах в виде потоков хранится видео, звук, субтитры и содержимое меню. Закодированный файл VOB напоминает файл MPEG-2. Если поменять разрешение файла с .vob на .mpg или .mpeg, файл по-прежнему останется читабельным и сохранит информацию, хотя большинство проигрывателей MPEG-2 и не поддерживает субтитры.

AVI (Audio Video Interleave) - контейнерный формат, представленный Microsoft в 1992 г. как часть технологии Video for Windows. В файлах AVI и видео, и звук содержатся в стандартном контейнере, что позволяет проигрывать их одновременно. Как и DVD, файлы AVI поддерживают множественные видео- и аудиопотоки, хотя эта особенность используется редко. К известным кодекам, использующим структуру AVI, относятся M-JPEG, XVid и DivX.

WMV (Windows Media Video) - мультимедийный формат, разработанный и управляемый Microsoft, предназначенный для распространения контента через Интернет. Файлы WMV содержат видео- и аудиопотоки. Формат WMV предназначен для работы с любым типом видео.