МОСКОВСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Художественно-графический факультет

Кафедра начертательной геометрии, компьютерной графики и дизайна

Допустить к защите

« »________2016 г.

Зав. кафедрой:

д.п.н., профессор Катханова Ю. Ф.

_________________

КУРСОВАЯ РАБОТА

КОМПЬЮТЕРНАЯ 3D ГРАФИКА И СПЕЦИФИКА ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ В ДИЗАЙНЕ ПРОДУКЦИИ ИГРОВОЙ ИНДУСТРИИ

Выполнил студент:

Ахметов Т. О.

______________________

Руководитель:

к.п.н., доцент Лихачев А. Ю.

______________________

Москва 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

1. 3D ТЕХНОЛОГИИ ВО ВРЕМЕНИ……………...............................................5

1.1. Развитие и становление 3D технологий с середины XX века до нашего времени..……………………………………………………….……...5

1.2. Основные инструменты 3D программы. Blender 3D………………..13

2.  3D ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ ИГРОВОЙ ИНДУСТРИИ......................26

2.1. Игры как направление современного искусства и дизайна………...26

2.2. Способы применения 3D технологий в дизайне игровой составляющей. Примеры  оформления продукции в данном направлении……………….33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………..............................................................47

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..............................................49

ПРИЛОЖЕНИЕ.....................................................................................................50

ВВЕДЕНИЕ

Современный мир. Цифровые технологии давно заняли одну из самых главных позиций не только в дизайне в частности, но и во всей человеческой жизни и постепенно вытесняют собой все остальные виды передачи и хранения информации. Человек понимает – это удобно, компактно, быстро и предельно универсально. Кто-то против подобного развития, кто-то сам всеми силами продвигает его в сторону нашего будущего, но, к сожалению или к счастью, от нас это уже практически не зависит.

Одним из подобных аспектов технологического развития является 3D графика и все, что с ней связано. За отраслью 3D технологий стоит чуть ли не половина современной жизни, включая дизайн, игровую индустрию, кино, мультипликацию, рекламу и мультимедиа, развлекательные и обучающие программы, архитектуру, промышленное производство и так далее. Это показывает, что важные сферы общества твердо держатся на основе цифровых достижений человечества, и давно не представляются без этого прочного основания.

Целью в данной исследовательской работе будет рассказать о становлении такой объемной и молодой отрасли как 3D графика, а также изучить специфику ее применения в дизайне продукции игровой индустрии и доказать, что игровая индустрия не является простым средством массовых развлечений, а может вскоре стать частью чего- то большего.

Для достижения данной цели понадобится ряд поставленных задач, выполнение которых поможет плавно перейти к сути исследования:

• Проследить историческое начало и развитие 3D технологий, а так же их непосредственное применение в дизайне игровой индустрии.

• Рассмотреть игровую индустрию как направление современного цифрового искусства и дизайна и проиллюстрировать способы применения 3D технологий в оформлении игровой составляющей.

• Изучить примеры профессиональных работ, использующихся в создании реальных игровых проектов.

• Подвести итоги по средствам цельных выводов и мнения о проведенном исследовании.

Глава 1. 3d технологии во времени

1.1. Развитие и становление 3d технологий с середины XX века до нашего времени.

Рис.1. Кадр из одноименной компьютерной игры DOOM II.

В 1995 году знаменитая компьютерная игра DOOM II (рис. 1) была установлена на большее количество компьютеров, чем какое-либо другое программное обеспечение. Отличная, по тем временам, графика и тщательно проработанный дизайн уровней давал настолько глубокий эффект погружения, что многие не могли оторваться от нее часами. Если игровой процесс представлял собой обычный линейный пробег по всем уровням и отстреливание при этом многочисленных групп противников, то графика была не просто хорошо выполнена с визуальной точки зрения, она была революционной и открывала для игрока 2,5D изображение. Но на этом стоит ненадолго остановиться и вернуться чуть раньше в прошлое, когда объемное изображение только начинало свой долгий путь развития.

Для начала нужно отметить, что у 3D графики довольно солидная и отмеченная некоторыми неожиданными явлениями история и всю ее изложить в данной работе не представляется возможным. Наиболее оптимальной отправной точкой изучения истории объемного изображения является середина XX века, когда данная отрасль обрела свое лицо и определенное назначение в жизни общества, но для понимания ее истоков стоит захватить и более ранние изобретения.

К слову, если термин “графика” можно назвать изображением, которое нанесено на некую поверхность, то “компьютер” это совсем необязательно электронное устройство с привычными компонентами ввода и вывода информации, такими как монитор и клавиатура с мышью. Значение термина “компьютер” имеет более глубокую историю, основанную на изобретении разного рода вычислительной техники, о которой и пойдет речь дальше.

Началось все с так называемых аналоговых компьютеров, которые представляли собой ряд вычислительных инструментов таких как: астролябия – прибор для определения широты, арифмометр – настольная вычислительная машина, предназначенная для простейших математических вычислений, логарифмическая линейка и так далее (рис. 2).

Рис.2. Астролябия, логарифмическая линейка, арифмометр.

Данные аналоговые компьютеры использовали физические величины для передачи информации и были не способны работать с изображением, но именно с них начинается история развития компьютерной графики и уже последующие эксперименты с различным оборудованием позволили достигнуть некоторых впечатляющих результатов.

В 1950 году американский математик Бен Лапоски использовал осциллограф для изображения необычных абстрактных форм из линий и волн, которые он запечатлел на фотопленке. Эти осциллионы, как Бен сам их называл, были продемонстрированы публике в 1952 году и напоминали собой знакомое физикам явление электрических сигналов [3, С. 39] (рис. 3).

Рис.3. Осциллионы.

В 1958 году один из первооткрывателей компьютерной графики Джон Уитни стал создавать экспериментальные анимационные ролики с помощью купленного им автоматизированного аналогового компьютера воздушной обороны, который стал не нужен после военного времени [3, С. 48]. Они представляли собой различные разноцветные вращающиеся формы, которые позже были использованы в мультимедийных целях, а именно в дизайне титров одноименного фильма Альфреда Хичкока “Головокружение” (англ. “Vertigo”)(рис. 4).

Рис.4. Изображение афиши фильма Альфреда Хичкока “Головокружение”.

Подобное стало возможно благодаря тому, что Уитни совместил этот компьютер с сервоприводом (механизмом для отслеживания и контроля движений) и фотоаппаратом, что позволило создать геометрические формы, которые мы видим на афише.

Но по-настоящему весомым шагом в развитии компьютерной графики стал ее переход из разряда аналоговой в разряд цифровой благодаря исследованиям в лаборатории MIT – Massachusetts Institute Technology, которые хотели создать полностью электронный летательный симулятор. Результатом после 6 лет разработки (1945-1951) был цифровой компьютер Whirlwind, который первый в своем роде мог реагировать на действия пользователя в реальном времени, а именно принимая команды и отвечая на них. Графика и печатный текст выводились на экран осциллографа [3, С. 40]. Это дало понять, что будущее компьютерной графики совсем недалеко и до настоящего прорыва в области технологий оставалось совсем немного.

И вот в 1963 году некий Айван Сазерленд создает самое значимое изобретение в истории не только компьютерной графики, но и компьютерных технологий в целом. SketchPad - программа, которую он изобрел, была началом 3D проектирования в том виде, в котором мы видим его сейчас [3, С. 51] (рис. 5). Продвинутый пользовательский интерфейс, управление через световое перо, которое являлось предшественником современных стилусов, огромное количество возможностей для рисования и редактирования изображения.

Рис. 5. SketchPad в действии.

На волне популярности данной отрасли технического прогресса в компании Bell Labs начинают проводиться различные исследования, которые несут за собой ряд очень любопытных изобретений и экспериментов с компьютерной графикой и анимацией. Например, в 1965 году сотрудник данной компании Майкл Нолл создал полностью трехмерную анимированную модель тессеракта, то есть четырехмерного куба, которая проецировалась на двумерную плоскость экрана [3, С. 53] (рис. 6).

После, из множества сторонних лабораторий на свет появляются различные покадровые анимационные ролики с использованием компьютерной графики, например ролик под названием “Колибри” 1967 года, созданный молодыми исследователями Чарльзом Ксури и Джеймсом Шафером [3, С. 56]. Ролик представлял собой визуальный процесс постепенного рисования колибри с последующим распадом на линии (рис. 7). Несмотря на простоту этого ролика в нем было около 14 тысяч кадров, что в тот момент казалось чем-то невероятным.

Рис.6. Тессеракт Майкла Нолла. Рис.7. “Колибри” Чарльза Ксури.

За зарубежными деятелями не отставали и наши, советские, и уже в 1968 году публике был представлен анимационный ролик c незамысловатым названием “Кошечка”. Команда физиков и математиков во главе с Николаем Константиновым нарисовала математическую модель кошки, созданную путем набора определенной последовательности символов на большой электронной счетной машине. Данная последовательность позже была распечатана на бумаге и переведена на пленку для последующей анимации [7] (рис. 8).

После этих событий много различных энтузиастов создавали удивительные ролики с помощью компьютерной графики, включая метод анимации по ключевым кадрам, который сейчас используется во множестве программ, включая всем известный Adobe Flash. Но в настоящем 3D, опережающем при том многие игры по качеству детализации еще на несколько лет вперед, ролики стали появляться только в 1972 году и примером этому может служить короткометражка, выполненная в соавторстве с Эдвином Катмулом, на которой была изображена вращающаяся в трех измерениях человеческая рука (рис. 9). Кстати сам Эдвин Катмул в будущем станет никем иным как самим отцом-основателем знаменитой анимационной корпорации PIXAR, подарившей нам все эти чудесные мультфильмы, выполненные в объемной компьютерной графике. Все заслуги этого человека перечислить будет довольно сложно, поэтому стоит отметить только изобретение текстур – “рисунка”, который накладывается на 3D модель, отображая фактуру материала, из которого состоит тот или иной моделируемый объект [6].

Рис. 8. “Кошечка” Константинов. Рис. 9. Объемная рука, кадр из ролика.

После этих событий в мире компьютерной графики намечается новый виток технологического развития, который влечет за собой успешное использование 3D в продуктах, предназначенных для широких масс, то есть в кинематографе. Одним из первых фильмов с использованием цифровой составляющей можно назвать картину режиссера Майкла Крайтона “Мир дикого запада” 1973 года. В нем было проиллюстрировано, в необычной на то время манере, зрение робота, а точнее его симуляция глазами зрителя (рис. 10). Немного позже появляется сиквел и уже в нем в первый раз создатель использует небольшую анимационную вставку, которая была позаимствована у самого Эдвина Катмула и университета штата Юта [6, C. 1] (рис.11). Как раз в этом университете в процессе исследования компьютерной графики в 1975 году Мартин Ньюэлл создает так называемый символ 3D графики – “чайник Юты”, или как его еще называют, “чайник Ньюэлла” (рис. 12). Данный объект стал стандартным практически для всех 3D программ, которые будут выходить позже, и предназначался для демонстрации возможностей рендеринга – функции использующейся для визуализации моделируемых объектов [3, C. 69].

Рис. 10 Рис.11 Рис.12. Чайник Юты.

“Чайник Юты” неоднократно появлялся в качестве отсылки к истокам истории в различных анимационных роликах и видеоиграх, например в знаменитом детище PIXAR – Toy Story или Истории игрушек. С него начинается повальное использование 3D в различных анимационных и неанимационных проектах, выходящих после этого с завидной регулярностью.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что компьютерная графика с огромной скоростью начинает заполнять сферы человеческой жизни и поэтому на данном этапе исследования следует оставить историческую часть и вернуться к настоящему, для того чтобы изучить самый распространенный компьютерный “инструментарий”, о котором пойдет речь далее.