к оглавлению

Краткий обзор программ компьютерной графики и анимации

Введение в компьютерную графику и анимацию

Компьютерная графика появилась достаточно давно - уже в 1960-ых годах существовали полноценные графические системы. Сегодня принято пользоваться терминами компьютерная графика (КГ) и компьютерная анимация (КА). Понятие компьютерная графика включает все виды работ со статическими изображениями, компьютерная анимация имеет дело с динамически изменяющимися изображениями. Объединить графику и анимацию дает возможность аббревиатура КГиА.

Computer graphics - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ. (Борковский А.В. "Англо-русский словарь по программированию и информатике")

Computer animation - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.( "Англо-русский словарь по вычислительной технике" п/р Е.К. Масловского)

Векторные и растровые изображения

По своей структуре изображения могут быть растровыми и векторными. Например, сканер при считывании разбивает изображение на множество мелких элементов (пикселей) и формирует из них растровую картинку. Цвет каждого пикселя записывается в память компьютера при помощи определенного количества битов. Бит - минимальная единица памяти компьютера, которая может хранить либо значение 0, либо 1. Пиксель представляет собой наименьший адресуемый элемент растрового изображения. Если Вы говорите, что картинка имеет разрешение 800x600, то эти числа отражают количество пикселей по горизонтали (800) и вертикали (600). Чем больше количество пикселей в изображении, тем лучше его разрешение на экране и на печати. Число цветов, в которые можно раскрасить отдельный пиксель, определяется двумя в степени, равной количеству битов, хранящих цветовую информацию о пикселе. В контрастной черно-белой картинке каждый пиксель кодируется одним битом. Восьмибитное изображение позволяет иметь 256 цветов, а 24 бита обеспечивают присутствие в изображении более 16 миллионов цветов, что дает возможность работать с изображениями профессионального качества.

Методы создания двумерных и трехмерных изображений

Сколь бы ни был богат инструментарий программ растровой КГиА, существенную часть работы по построению изображения надо делать вручную, в том числе прорисовывать промежуточные кадры в анимации. В связи с этим растровые пакеты можно отнести к средствам компьютерной живописи. А настоящее объемное (трехмерное) изображение проще создать с помощью векторной графики: ее технология позволяет давать компьютеру указания (команды), руководствуясь которыми он строит изображения с помощью заложенных в программу алгоритмов. Этот метод больше походит на черчение, причем часто трехмерное. С помощью векторной графики объекты строятся из так называемых "примитивов" - линий, окружностей, кривых, кубов, сфер и т.д. Примитив не нужно рисовать - выбрав пиктограмму с изображением или названием, например, сферы, вы просто задаете ее параметры (координаты центра, радиус, количество граней на поверхности и т.п.), а уж компьютер чертит ее сам. (илл. 4) Сложные объекты строятся из примитивов, на основе многоугольников (полигонов) или кривых (сплайнов), причем сплайновые модели имеют более гладкую форму, чем полигональные. Затем выбираются материалы (текстуры) и запускается процесс визуализации (Rendering), то есть довольно длительная процедура построения реалистичного изображения по созданной каркасной модели и указанным материалам. (илл.5).

Классификация средств КГиА

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

1. Компьютерная графика для полиграфии

Пакеты компьютерной графики для полиграфии позволяют дополнять текст иллюстрациями разного происхождения, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством.

Adobe Photoshop

Обзор используемых в полиграфии программ для обработки изображений стоит начать с растрового пакета Photoshop фирмы Adobe. Он является чем-то вроде образца для сравнения с другими программами того же назначения: эти программы обладают средствами для цветокоррекции сканированных изображений, ретуширования фотографий, позволяют использовать спецэффекты и маски, необходимые для редактирования и монтажа растровых изображений. Photoshop очень распространен среди пользователей Macintosh, однако существуют его версии для Windows 3.1, Windows'95 и Windows NT, компьютеров Silicon Graphics (SGI) и Sun. Последние версии пакета поддерживают многослойную структуру изображений, содержат инструменты для создания и редактирования векторных контуров. Photoshop позволяет пользоваться различными масками и большим количеством фильтров, обладает широким спектром средств для работы с цветом и создания спецэффектов.

Adobe Illustrator

Векторный пакет Illustrator той же фирмы Adobe разработан для Macintosh, PowerMacintosh и Windows. Он предназначен для создания иллюстраций и разработки общего дизайна страниц и ориентирован на вывод готовых изображений с высоким разрешением. Пакет позволяет создавать фигуры и символы произвольной формы, а затем масштабировать, вращать и деформировать их. Кроме того, Illustrator содержит широкий спектр инструментов для работы с текстом и многостраничными документами. Часто используют программу для работы с фильтрами и спецэффектами Kai's Power Tools, версия которой существует для PC, SGI и Macintosh и программу Adobe Streamline, позволяющую преобразовать растровые изображения в векторные, готовые для редактирования в Adobe Illustrator.

Corel Draw

Среди достаточно распространенных пакетов иллюстративной графики для Windows стоит отметить векторный пакет CorelDRAW корпорации Corel Corp., ставший уже классической программой векторного рисования. (илл. 13 - интерфейс Corel'а с произвольной картинкой) Пакет предназначен не только для рисования, но и для подготовки графиков и редактирования растровых изображений. Он имеет отличные средства управления файлами и возможность показа слайд-фильмов на дисплее компьютера, позволяет рисовать от руки и работать со слоями изображений, поддерживает спецэффекты, в том числе трехмерные, и имеет гибкие возможности для работы с текстами. Для настольных издательских систем пригодится также программа для обработки изображений Adobe PhotoStyler, работающая под управлением Windows. Подробнее о пакете CorelDraw X6

Программы КГА для полиграфии на SGI и Macintosh: Barco Creator, Live Picture, Scitex Blaze, Linotype Da Vinci, Eclipse и Pixelfx.

Пользователи компьютеров SGI также работают с несколькими графическими программами для полиграфии. Так, например, пакет Barco Creator известен скоростью своей работы и широкими функциональными возможностями. Он удачно разбит на модули (растровая графика для тонирования, векторная графика для работы с кривыми и сплайнами Безье, модуль цветокоррекции), обладает удобным инструментарием, допускает маскирование и комбинирование изображений. Программа Live Picture фирмы HSC Software хороша для работы с силуэтами и ретуширования, комбинации образов и спецэффектов и предназначена для профессиональных художников, которым необходимо высокое разрешение и скорость. Кстати, версия этой программы существует и для Macintosh. Пакеты Blaze фирмы Scitex и Da Vinci фирмы Linotype обладают рядом удачных функций для работы с контурами и хорошими средствами маскирования. Кроме того, их интерфейс привычен давним пользователям графических пакетов для редакционно-издательских комплексов.

На базе SGI работает сегодня и современная система подготовки и редактирования фото-, кино- и видеоизображений для полиграфии - пакет Eclipse фирмы Alias|Wavefront. Пакет хорошо интегрируется в существующие редакционно-издательские комплексы, дает высшее качество цифровой обработки, ретуширует, делает цветокоррекцию и цветоделение, быстро работает с большими (от 200 Mb) изображениями, поддерживает все профессиональные устройства ввода-вывода графической информации. Кроме того, для полиграфии на SGI используют также более дешевый, чем предыдущие описанные программы, пакет Pixelfx фирмы Mentalix, поддерживающий ввод и редактирование изображений. 

2. Компьютерная графика для рисования (2D)

Программы компьютерного рисования используются в качестве дополнительных компонентов к полиграфическим комплексам, дизайнерским, презентационным или анимационным программам.

Painter и FreeHand

Среди пакетов, предназначенных для создания статичной компьютерной двумерной живописи на Macintosh и в среде Windows, профессиональный интерес представляют программа редактирования растровой живописи Painter фирмы Fractal Design и пакет FreeHand фирмы Macromedia, являющийся частью комплекта FreeHand Graphics Studio 2.0. Painter обладает достаточно широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные кисти (карандаш, ручка, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать рисунки акварелью и маслом, а также добиться эффекта натуральной среды . В свою очередь, последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержит библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом, в том числе средства многоцветной градиентной заливки.

Компьютерная графика для рисования (2D) на SGI и Macintosh: Collage, PixelPaint Pro и StudioPaint 3D

Среди программ для обработки изображений на Macintosh стоит упомянуть также пакет Collage фирмы Specular International, позволяющий компоновать изображения высокого разрешения, созданные в среде Photoshop, и пакет для редактирования растровой живописи и изображений PixelPaint Pro фирмы Pixel Resources.

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

3. Программы для презентаций

Среди презентационных пакетов на Macintosh и в среде Windows можно выделить группу программ, достаточно давно существующих на рынке. В нее входят Freelance Graphics фирмы Lotus, Harvard Graphics фирмы Software Publishing и PowerPoint корпорации Microsoft. Создатели этих программ с каждой новой версией расширяют спектр доступных им средств. Презентационные пакеты "новой волны" для Macintosh и Windows рассчитаны на более полное использование мультимедиа-возможностей. Эти программы допускают удобный импорт видео и звуковых файлов, в них предусмотрены средства анимации диаграмм. К числу этих пакетов относятся программа Action! фирмы Macromedia и пакет Astound фирмы Gold Disk.

PowerPoint

Система PowerPoint часто попадает к пользователям в составе пакета Microsoft Office. Она проста в использовании, включает обучающую программу, готовые образцы презентаций, хорошие средства работы с текстом и эффективную систему помощи, очень полезную для начинающих. PowerPoint не имеет встроенных средств мультимедиа, но может быть дополнена ими за счет использования технологии OLE 2 - Object Linking and Embedding. 

Astound

Пакет Astound, один из лучших пакетов "новой волны", прост в использовании, позволяет синхронизировать звуковые клипы, движущиеся изображения и другие элементы мультимедиа, обладает богатым инструментарием создания и анимации трехмерных диаграмм, включает набор готовых презентаций по популярным темам, имеет множество инструментов для работы с графикой, динамическими изображениями и звуком. 

Adobe Persuasion, Novell Presentations, Demo-it,Director

Среди других презентационных пакетов стоит упомянуть также и программу Adobe Persuasion для OS/2 и Macintosh, включающую богатые средства компоновки и дизайна, программу Novell Presentations для Windows с мощным набором средств рисования и удобным руководством, а также пакет для слайд-шоу Demo-it фирмы Lifeboat Publishers для Windows и открытый для расширения презентационный пакет Director фирмы Macromedia, версии которого существуют для Windows и Macintosh. 

4. Двумерная анимация

Двумерная и трехмерная анимация, создаваемая как традиционными (без использования вычислительных средств), так и компьютерными методами, основана на одном и том же принципе: если ряд статичных изображений показать в достаточно быстром темпе, то человеческий глаз свяжет их вместе и примет за непрерывное движение. Для того, чтобы несколько изображений объекта были восприняты глазом как плавное движение этого объекта, может хватить скорости 8 компьютерных экранов в секунду. В отличие от традиционной целлулоидной анимации, где каждый кадр рисуется вручную, в компьютерной 2D-анимации часть рутинной работы берет на себя программа. Можно, например, задать движение по траектории (программа создаст соответствующие промежуточные кадры) или плавно изменить палитру в течение нескольких кадров (например, постепенно затемнить изображение или убрать часть цветов).

Animator Pro

Вообще-то с момента возникновения трехмерной анимации 3D-пакеты сильно потеснили двумерную анимацию, однако стоит сказать о тех двумерных программах, которые используют традиционную технику целлулоидной анимации - это пакеты Animator Pro, который хорош для освоения азов 2D-техники, и мощная программа Animo . Оба пакета работают на PC. Классические примеры работ, сделанных в технике традиционной целлулоидной анимации - это "Белоснежка и семь гномов" и "Ну, погоди!". Пакет Animator Pro разработан фирмой Autodesk под DOS. Он не позволяет работать со звуком, но зато имеет отличный инструментарий для создания, редактирования и анимации изображений. Animator Pro очень распространен среди low-end пользователей, включая школьников и студентов. Его последователь Autodesk Animator Studio, предназначенный для двумерного рисования и анимации, работает уже под Windows и, в отличие от предшественника, поддерживает звук. С его помощью можно отредактировать видеозапись, подготовить анимационный и звуковые ряды, и объединить все это вместе.

Animation Works Interactive

Среди пакетов 2D-анимации под Windows, использующих нетрадиционные и смешанные техники, можно отметить также Animation Works Interactive фирмы Gold Disk, работающий на Macintosh и под Windows. Animation Works Interactive позволяет импортировать растровые изображения, имеет хороший набор инструментов для работы с траекториями, а полученную анимацию может комбинировать со звуком и цифровым видео.

Animo

Пакет Animo фирмы Cambridge Animation Systems, версия которого для SGI будет готова к осени 1996 года, воспроизводит технику традиционной анимации "один к одному" и поэтому очень популярен среди профессиональных "некомпьютерных" мультипликаторов, в том числе российских. Среди других профессиональных программ двумерной анимации стоит отметить пакет Animation Stand фирмы Rainbow Technologies для Macintosh, возможности которого не дотягивают до возможностей программы Animo, но превосходят ресурсы пакета Animator Studio, и программу Tic Tac Toon фирмы ToonBoom для SGI, чей потенциал близок к Animo.




Elastic Reality

Хорошим дополнением к анимационным программам для PC является сплайновый пакет Elastic Reality фирмы ADSG, предназначенный для двумерных деформаций и превращений (морфинга) кино- и видеоматериала. Пакет работает с замкнутыми и незамкнутыми кривыми, позволяет управлять степенью прозрачности объектов, сглаживать их контуры и применять спецэффекты. Существуют версии этого пакета для SGI и Macintosh.




5. Моделирование (2D и 3D)

Программы двумерного и трехмерного моделирования применяются для дизайнерских и инженерных разработок. Кроме того: они могут дополнить программы трехмерной анимации, полиграфические и презентационные пакеты.

AutoCAD

Среди программ моделирования под Windows легко выявить лидера - мощную систему машинного проектирования AutoCAD фирмы Autodesk. AutoCAD часто рассматривают как графическое ядро систем автоматизированного проектирования (САПР): он реализует основные операции по созданию и редактированию линий, дуг и текста, создает 2D- и 3D-модели; автоматизирует решение многих задач, возникающих в процессе проектирования; позволяет адаптировать и настраивать систему на конкретные приложения, создавая собственные сценарии и макрокоманды. Пакет содержит встроенный язык программирования AutoLISP, который позволяет пользователям формировать новые команды и даже использовать языки программирования высокого уровня.

Sketch!, Ray Dream Designer, MacroModel, FormZ, Crystal 3D Designer

На платформах IBM и Macintosh для трехмерного моделирования часто используют программу сплайнового моделирования Sketch! фирмы Alias|Wavefront, которая обеспечивает высокое качество визуализации при высоком же разрешении; программу Ray Dream Designer, которая обладает специальным набором средств моделирования и дает фотореалистическое качество изображения; пакеты MacroModel фирмы Macromedia и Form.Z фирмы Auto.des.sys, включающие средства моделирования и деформации трехмерных объектов. На IBM-совместимых компьютерах пользуются также и программой Crystal 3D Designer фирмы Crystal Graphics, которая имеет хорошие средства наложения материалов на поверхности, создания теневых эффектов и визуализации.

Моделирование (2D и 3D) на SGI: Designer, Studio и AutoStudio.

На рабочих станциях Silicon Graphics одними из сильнейших программ для моделирования и дизайна является серия программ фирмы Alias|Wavefront - Designer, Studio и AutoStudio. Отличительной чертой дизайнерских программных продуктов от Alias является возможность получить единое решение, обеспечивающее одновременную работу с 2D и 3D моделями и гармоничную интеграцию в существующие системы автоматизированного проектирования. Пакет Designer поддерживает высокий уровень моделирования на основе сплайнов, имеет необходимые средства оценки свойств геометрических объектов, удобные инструменты анимации и качественный модуль рендеринга. Designer можно превратить в Studio, дополнив его расширенными средствами моделирования, позволяющими более гибко работать с кривыми и поверхностями, и дополнительными возможностями для оценки геометрических объектов, рендеринга и рисования. Auto Studio получется из Studio добавлением специальных средств редактирования моделей и анимации, разработанных специально для дизайнеров автомобилей. Studio и Auto Studio могут включать также средства для работы на многопроцессорных моделях Silicon Graphics. Среди других систем автоматизированного проектирования для SGI можно отметить программу Vislab фирмы Engineering Animation, которая позволяет создавать визуальные решения для инженерных целей и дизайна.

6. Трехмерная анимация

Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную: вы создаете каркасы объектов, накладываете на них материалы, компонуете все это в единую сцену, устанавливаете освещение и камеру, а затем задаете количество кадров в фильме и движение предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться. Движение объектов в трехмерном пространстве задается по траекториям, ключевым кадрам и с помощью формул, связывающих движение частей сложных конструкций. Подобрав нужное движение, освещение и материалы, вы запускаете процесс визуализации. В течение некоторого времени компьютер просчитывает все необходимые кадры и выдает вам готовый фильм. Недостаток, следующий из такой техники создания изображения - это чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.

Технология создания реалистичных трехмерных изображений

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

3D Studio и 3D Studio MAX

Один из самых известных пакетов 3D-анимации на IBM - это 3D Studio фирмы Autodesk. Программа работает под DOS, обеспечивает весь процесс создания трехмерного фильма: моделирование объектов и формирование сцены, анимацию и визуализацию, работу с видео. Кроме того, существует широкий спектр прикладных программ (IPAS-процессов), написанных специально для 3D Studio. Новая программа той же фирмы под названием 3D Studio MAX для Windows NT создавалась в течение нескольких последних лет и претендует на роль конкурента мощным пакетам для рабочих станций SGI. Интерфейс новой программы един для всех модулей и обладает высокой степенью интерактивности. 3D Studio MAX реализует расширенные возможности управления анимацией, хранит историю жизни каждого объекта и позволяет создавать разнообразные световые эффекты, поддерживает 3D-акселераторы и имеет открытую архитектуру, то есть позволяет третьим фирмам включать в систему дополнительные приложения.

trueSpace, Prisms, Three-D, RenderMan, Crystal Topas

Для трехмерной анимации на IBM используются пакет trueSpace фирмы Caligary, программа Prisms фирмы Side Effects, версия которой существует и для SGI, пакет Imagine фирмы Impulse и другие. Для 3D-анимации на IBM и Macintosh используют также пакет Three-D фирмы Macromedia, отлично совместимый с программой для моделирования MacroModel той же фирмы; пакет RenderMan фирмы Pixar, версия которого существует и для UNIX-машин; программу Crystal Topas фирмы Crystal Graphics, возможности которой сравнимы с 3D Studio. 

Electric Image, SoftImage

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

Infini-D для Macintosh

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

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

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

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

PowerAnimator на SGI

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

Анимация в пакете создается на основе ключевых кадров, инверсной кинематики и с помощью технологии переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей, что позволяет получить очень естественные движения объектов. Кроме того, пакета PowerAnimator поддерживает мощные средства анимации мимики и мускулов, а также инструменты точной синхронизации звука и изображения. PowerAnimator совместим с другим аппаратным и программным обеспечением: он поддерживает конвертацию огромного количества форматов файлов и удобное общение с периферией. Можно написать собственные программы для работы с моделями и анимацией, создать авторскую технологию затенения поверхностей, создания текстур и работы с источниками света. В комплект поставки входит также CD-ROM с библиотекой трехмерных моделей и фонов. Существует и "урезанная", более простая и дешевая, версия пакета - программа Animator.

Программы для создания объемных шрифтов

В дополнение к пакетам трехмерной анимации существуют узкоспециализированные программы, например, для создания объемных шрифтов. На IBM и Macintosh к программам такого рода относятся Typestry фирмы Pixar, Adobe Dimensions, Add Depth фирмы Ray Dream и Crystal Flying Fonts фирмы Crystal Graphics.

7. Системы для работы с видео и компоновки

Программы обработки цифровых видеоизображений и создания многослойных композиций с использованием двумерной и трехмерной графики позволяют заменять комбинированные съемки, обрабатывать отснятый материал средствами компьютерной графики, совмещать отснятый материал с компьютерной анимацией и выводить результаты на кино- и видеопленку. 

Программа Adobe Premier и ее конкуренты

Программа для редактирования видео Adobe Premiere, версии которой существуют для Windows и Macintosh, позволяет выполнять монтаж оцифрованного видео, статичных изображений и звуковых файлов. Последние версии пакета могут обрабатывать различными способами до несколько десятков независимых видеодорожек, поддерживают множество фильтров, средства создания спецэффектов и шрифтов. Среди конкурирующих пакетов для обработки видео можно указать программу MediaMerge фирмы ATI, а среди более мощных - CoSA After Effects той же фирмы Adobe.

Composer на SGI

Пакет Composer фирмы Alias|Wavefront для платформы Silicon Graphics содержит инструменты комплексного формирования сцены, средства видеозаписи и создания спецэффектов. Он позволяет создавать, редактировать и записывать видеопродукцию очень высокого качества, компоновать и микшировать анимационные клипы и отдельные кадры, вводить в них спецэффекты и тексты. Пакет предоставляет возможность увидеть не только окончательный результат своих трудов с полным разрешением, но и промежуточные результаты на экранчике пониженного разрешения. Composer поддерживает все кино- и видеоформаты и устройства работы с видео.

Для обработки видео и компоузинга на платформе SGI пользуются также программами Liberty фирмы Chiron, Harmony фирмы Integrated Research, Matador фирмы Parallax, Media Suite Pro фирмы Avid, группой пакетов Flint, Flame и Inferno компании Discreet Logic, программой Pandemonium фирмы XAOS.

8. Программы для научной визуализации

Пакеты для научной визуализации могут быть предназначены для различных целей - от решения проблем муниципального планирования до визуализации солнечных взрывов.

Surfer, Grapher и MapViewer

Среди программ научной и инженерной графики для PC можно выделить продукты фирмы Golden Software: программы Surfer и Grapher, предназначенные, соответственно, для создания поверхностей и графиков (в среде DOS или Windows), и пакет MapViewer для построения цветных карт в среде Windows. Цветные графики и карты выводятся этими программами на любой монитор или внешнее устройство, поддерживаемое Windows. Пакет Surfer позволяет обработать и визуализовать двумерные наборы данных, описываемые функциями типа z=f(x,y). Он строит цифровую модель поверхности, проделывает вспомогательные операции и визуализует результат. Grapher предназначен для обработки и вывода графиков, описываемых функциями типа y=f(x). Он не имеет ограничений по числу графиков на одном рисунке или числу кривых в одном графике, причем каждая кривая может содержать до 32000 точек и на одном графике можно разместить несколько осей с различными масштабами и единицами измерения. Пакет MapViewer позволяет вводить и корректировать карты - изменять масштаб, преобразовывать координаты, а также обрабатывать и выводить в графическом виде числовую информацию, связанную с картами - например, демографические данные.

IRIS Explorer, VIS-SD, PV-Wave, Khronos, Data Visualizer, Data Explorer

Среди программ научной визуализации общего назначения можно отметить пакет IRIS Explorer, созданный фирмой Silicon Graphics, который работает на нескольких платформах, включая SGI и IBM. Программа VIS-5D, разработанная в Университете штата университета штата Висконсин, также работает на широком спектре компьютеров, включая SGI и IBM, и предназначена для создания моделей погодных условий и океана. Для цифрового и статистического анализа можно использовать пакет PV-Wave фирмы Visual Numerics, Inc., предназначенный для работы на многих платформах, включая SGI, Windows NT и Windows. Среди других программ научной визуализации можно назвать Khoros 2 фирмы Khoros Research, Inc., работающий на платформах SUN, SGI, DEC, PC, Cray, программу Data Visualizer фирмы ALias|Wavefront для платформ SGI, SUN, RS/6000 и HP, а также пакет Data Explorer фирмы IBM, предназначенный для работы на RS/6000, SGI, HP, SUN и DEC.

Earth Watch на SGI

На компьютерах Silicon Graphics есть и другой пакет Earth Watch фирмы Earth Weather: с помощью него можно моделировать и демонстрировать трехмерную картину метеоусловий над Землей, строить топологические поверхности по космическим снимкам и давать прогноз погоды на неделю вперед. 

Заключение: где найти более подробную информацию о компьютерной графике и анимации?

Российская литература по КГиА

С терминологией по КГиА можно познакомиться в публикации
Д.В. Волков, А.Н. Ефлеев, Н.Г. Шагурина "Англо-русский толковый словарь терминов по компьютерной графике" (Мир ПК, N4, 1994).
Одно из наиболее популярных изложений основ компьютерной графики приведено в книге Джона Корригана "Компьютерная графика: секреты и решения".
Интересующимся математическими основами и алгоритмами компьютерной графики можно порекомендовать книги:
Роджерс Д. "Алгоритмические основы машинной графики";
Иванов В.П., Батраков А.С. "Трехмерная компьютерная графика";
Боресков А., Шикин Е. "Начала компьютерной графики ";
Боресков А., Шикин Е. "Компьютерная графика";
серия книг:
Аммерал Л. "Принципы программирования машинной графики",
"Программирование графики на TurboC",
"Машинная графика на персональных компьютерах",
"Интерактивная трехмерная графика".

Зарубежная литература по КГиА

Рынок компьютерной графики и анимации возник на Западе существенно раньше, чем в России. В связи с этим большая часть книг по методологии, теории и практике КГиА написана зарубежными авторами. Для изучения технических основ и художественных принципов компьютерной графики и анимации рекомендуются следующие книги:
Kit Laybourne "The Animation Book"; Robert Russett, Cecile Starr "Experimental Animation"; Roger Noake "Animation"; Tony White "The Animator's workbook"; D. Thalmann, N. Thalmann "Computer animation: Theory and practice"; D. Thalmann и др. "Image synthesis: theory and practice"; "Cyberarts: Exploring Art & Technology" (п/р L. Jacobson).
Если же вам нужно руководство по конкретному графическому или анимационному пакету, то просто загляните в "компьютерный" отдел ближайшего книжного магазина. Если цена книжки покажется вам чрезмерно высокой - не расстраивайтесь: создатели пакетов КГиА всегда стремятся к максимально простому и интуитивно понятному интерфейсу, а, кроме того, в состав хорошего пакета входит Tutorial, то есть обучающая программа, поясняющая, как на нем работать.

к оглавлению

Знаете ли Вы, что в 1974 - 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала "Deutsche Physik", где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution
Copyright (c) Content creation Наталья Петрова
Copyright (c) Web-дизайн Дмитрий Репkин