Geris Game © Pixar.The Lord of the Rings © New Line Productions, Inc.Finding Nemo © Disney/Pixar. Компьютерная анимация и видеографика Лекция 1

Компьютерная анимация и видеографика,2011 План лекции Обзор развития компьютерной графики и анимации Системы отображения графической информации Цвет. Модели цвета

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Что такое анимация?

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Что такое кино?

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Классическая анимация

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Компьютерная анимация

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Спецэффекты

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Просто фильмы

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Современные фильмы

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Виртуальный прогноз погоды

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Машинима

Компьютерная анимация и видеографика,2011

1950-е Переход от текстовых изображений к графической консоли Этапы развития трехмерной графики

Компьютерная анимация и видеографика, е Появление программ создания 2Д графики Попытки создания компьютерной анимации Появление первых систем визуализации трехмерных объектов в сеточной форме на векторных дисплеях Этапы развития трехмерной графики

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Этапы развития трехмерной графики 1970-е Появление новых алгоритмов: Кривые Безье Освещение по Гуро Освещение по Фонгу Кривые поверхности Антиалиасинг

Компьютерная анимация и видеографика, г. Применение CG в кино, фильм «Звездные войны. Эпизод 4. Новая Надежда» Этапы развития трехмерной графики

Компьютерная анимация и видеографика, Toy StoryToy Story (1995) A Bug's LifeA Bug's Life (1998) Toy Story 2Toy Story 2 (1999) Monsters, Inc.Monsters, Inc. (2001) Finding NemoFinding Nemo (2003) The IncrediblesThe Incredibles (2004) CarsCars (2006) RatatouilleRatatouille (2007) WALL-EWALL-E (2008) UpUp (2009) Toy Story 3Toy Story 3 (2010) Cars 2Cars 2 (2011) BraveBrave (2012). ?

Компьютерная анимация и видеографика, Toy StoryToy Story (1995) A Bug's LifeA Bug's Life (1998) Toy Story 2Toy Story 2 (1999) Monsters, Inc.Monsters, Inc. (2001) Finding NemoFinding Nemo (2003) The IncrediblesThe Incredibles (2004) CarsCars (2006) RatatouilleRatatouille (2007) WALL-EWALL-E (2008) UpUp (2009) Toy Story 3Toy Story 3 (2010) Cars 2Cars 2 (2011) BraveBrave (2012). Pixar (The Graphics Group in LucasFilms)

Компьютерная анимация и видеографика, е Появление специализированного аппаратного обеспечения, появление первых промышленных стандартов, развитие технологии текстурирования объектов, появление карт рельефа и окружение, развитие теории глобального освещения, алгоритмы трассировки лучей, реализация теней. Этапы развития трехмерной графики

Компьютерная анимация и видеографика, е Появление первых студий, работающих с трехмерной анимацией Появление стандартов в области 3Д графики Создание первого анимационного компьютерного мультфильма Развитие QuickTime, появление спецэффектов, анимации персонажей и их одежды. Этапы развития трехмерной графики

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Pixar Animation Studios

Компьютерная анимация и видеографика, Создание компьютерного фильма «Последняя фантазия» (Final Fantasy – The spirits withing). Данный фильм продемонстрировал превосходное качество рендеринга, когда компьютерная анимация становится неотличимой от натуральной видеосъемки. Этапы развития трехмерной графики

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Этапы развития трехмерной графики 2003 Фильм «Матрица. Перезагрузка» (The Matrix Reloaded). Превосходные спецэффекты сделали триаду одним из самых знаменитых фильмов современности.

Компьютерная анимация и видеографика, век Полноценное внедрение КГ в телевидение Использование специализированных датацентров для рендеринга Массовое производство компьютерных мультфильмов Внедрение 3Д технологии в анимацию Этапы развития КГА

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Роль компьютера при создании анимации

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Этапы создания классической анимации Story Storyboards Animatics Lip Sync Rough Animation Clean Up animation Ink and Paper Compositing

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Этапы создания классической анимации Story Storyboards Animatics Lip Sync Rough Animation Clean Up animation Ink and Paper Compositing

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Этапы создания компьютерной анимации Story Storyboards Visual development Как должны выглядеть сцены Определение стиля анимации Создание персонажей, окружения, определение нужных свойств На данном этапе привлекаются художники, скульпторы и другие «рисующие» личности Character design Заключается в отрисовке на бумаге и построении скульптурных копий Определяются возможные позы и выражения лица персонажа, с разных точек зрения Scene layout Расстановка медели Определение точек остановки и путей перемещения камеры Моделирование движения персонажей по сцене Modeling Создание геометрических моделей персонажей и окружения в программах моделирования Связывание скелета персонажа и его скина Shading and Texturing o Наложение текстур на модели o Установка свойств материалов модели

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Этапы создания компьютерной анимации Animation o Анимирование персонажа методом ключевых кадров, motion capture или смешанным o Данный метод хорошо работает для пререндеренной анимации o В случае анимации интерактивной все гораздо сложнее Lighting o Расстановка и настройка источников света и теней Rendering o Расчет кадра может занимать много часов времени o Для минуты анимации требуется 1800 кадров o В истории игрушек Pixar использовала ферму из 300 SGI компьютеров Post production Добавление звука Титры 2Д эффекты

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Средства визуализации анимации

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Какие устройства для воспроизведения анимации вы знаете?

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Индивидуальные Дисплеи HMD Стерео-очки Коллективные iMax iMax3D Системы виртуальной реальности

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Дисплеи Векторные Растровые ЭЛТЖК панели Плазменные панели Органические Дисплеи OLED (Organic Light Emitting Diodes) E-Inc

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Дисплеи с ЭЛТ Самый первый вид дисплеев Два цветовых пятна различимы до тех пор, пока расстояние между ними больше чем диаметр, на котором интенсивность пятна спадает до 60% от максимального значения

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цветные дисплеи Метод проникновения луча Масочный метод + четкость изображения

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цветные дисплеи Система Trinitron (DiamondTron, Sonic Tron) + высокая яркость и контрастность

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Другие технологии FD Trinitron (Sony) Flatron (LG Electronics) ErgoFlat (Hitachi) DynaFlat (Samsung)

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Системы трехмерного отображения Колеблющееся зеркало Стереоскопическое изображение

Компьютерная анимация и видеографика,2011 ЖК дисплеи Основаны на принципе поляризации света метоксибензилиден бутиланалин – пример ЖК

Компьютерная анимация и видеографика,2011 TN матрицы Наиболее простые

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Активно матричные панели Проблема: трудно получить четкое немерцающее, контрастное изображение с хорошей цветопередачей. TFT (Thin Film Transistor) - каждая ЖК- ячейка «запоминает» свое состояние.

Компьютерная анимация и видеографика,2011 IPS – (Plane Switching) матрицы Больший угол обзора по сравнению с TN Высокое энергопотребление и большое время отклика

Компьютерная анимация и видеографика,2011 MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) матрицы Угол обзора > 160 градусов Трудно реализуемо на практике

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Технологии улучшения цветопередачи OCF – использование дополнительный слоев корректировки цвета CD – color diffusion, получение нужного цвета при помощи 2-х соседних цветов FRC – изменение цвета от кадра к кадру.

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Основные параметры Цветовой охват Углы обзора Время реакции Контрастность

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цвет Длины цветовых волн Преобладающая частота (цвет), чистота, цветность Белый цвет Модель цвета – метод, позволяющий описать свойство цвета в каком либо контексте Основные цвета ( смешение нескольких источников). Дополнительные цвета

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цвет – электромагнитное излучение в узкой полосе частот (3,8*10^14Гц, 7,9*10^14Гц) 10^6 – радио AM 10^8 – радио FM 10^20 - рентген

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Основные цвета При объединении света от источников различных цветов можно получать промежуточные цвета. На основе этого была сформирована модель цвета, Выбранные цвета которой называются основными цветами, а два цвета дающие, в сумме белый цвет – дополнительными цветами. Достаточный набор цветов - 3

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цветовой охват В 1931г были определены 3 цвета, которые являются функциями, Описывающими весь видимый цветовой спектр. Данная модель цвета называется XYZ.

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Диаграмма цветности. Стандартные основные цвета Модель МКО (1938) Цветовая гамма

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Углы обзора

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Углы обзора

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Время реакции

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Время реакции

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Время реакции

Компьютерная анимация и видеографика,2011 LED дисплей Вместо обычных люминесцентных ламп, используемых в ЖК-технологии, в мониторах LED применяется высокоэффективная светодиодная LED- подсветка (Light Emitting Diode – светоизлучающий диод). Данная разработка обеспечивает множество преимуществ – более высокое качество изображения, компактные размеры, экономичность и долговечность работы. Боковая подсветка. «Белые» LED элементы (White LED) расположены по бокам либо по периметру LCD-матрицы, а за равномерное распределение света отвечает специальная панель. Размещение LED-элементов непосредственно за LCD субстратом. Такой тип обычно использует элементы трех цветов – красного, зеленого и синего (RGB Led). Производить такие системы с использованием «белых» элементов нерентабельно, хотя возможно что встречаются и такие модели. Подсветка более умная - в зависимости от цвета оригинального изображения, фрагмент экрана подсвечивается тем или иным цветом.

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цветовой охват LED White LED подсветка (с боковой подсветкой). Такая система стоит намного дешевле, чем RGB-LED, однако по своим характеристикам она достаточно близка к обычным LCD. Главное ее достоинство – возможность выпуска действительно тонких дисплеев, в некоторых случаях менее 10 мм. Однако возможность регулировать подсветку на разных участках экрана отсутствует, не говоря уже о многоцветной подсветке. RGB LED подсветка. Действительно довольно интересный вариант, используемый в некоторых моделях (например, от Sony) уже несколько лет. Поскольку система обеспечивает цветную подсветку отдельных фрагментов дисплея, изображение получается чрезвычайно четким и невероятно контрастным, в современных моделях до :1 и даже выше. Гарантирован глубокий черный цвет – благодаря возможности вовсе отключать отдельные участки.

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Плазменные панели

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Vs`s Plasmas highlights: The viewing of plasma TVs can be from any angle, as long as the angle ranges between 160 o and 180 o. Apart from getting a perfect image from any angle, plasmas have the highest rate of refreshing and this enables capturing of every fast action scene. They are obtainable in bigger display in terms of screen sizes. Plasmas have the best black levels and they also are the best in contrast ratio. More to plasmas color factor, their screens can display quite a number of colors, actually billions which solidifies the aspect of plasmas capacity to produce even gradation of shades. LCD highlights: LCD TVs have better long life which has been predicted to go for at least 30 years. LCDs power consumption is lower than plasmas, though higher than Leds LCDs screens are available in many sizes, starting with computer monitors to large TV screens of 60 inches. On the other side of LCDs, there are a few noted points that people have outlined as not pleasing, like creation of blur due to meager contrast levels leading to lower response to fast movement of images. Another negative aspect of the LCDs is their high prices. Leds highlights: From the use of backlight technology, Led TVs have a very good vibrant contrast level than their counterpart LCD. Their power consumption is relatively low. They are quite elegant in their ultra slim thickness of almost an inch. Among the flat screens currently in the market, it is proven that Led TVs are the most reliable. They are high in their prices.

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Органические дисплеи - OLED Принцип работы – свечение специального вещества от электрического тока Быстрее ЖК в раз Хорошая гибкость Развитие технологии начиная с 2003 года

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Технологии OLED PMOLED – пассивные матрицы AMOLED – активные матрицы TOLED – прозрачные FOLED – гибкие SOLED – многослойные CBD – clear black display

Компьютерная анимация и видеографика,2011

Компьютерная анимация и видеографика,2011

Дальнейшие пути развития OLED Дисплеи с искривленной поверхностью Сворачиваемые дисплеи Прозрачные дисплеи, встраиваемые в окна Навигация на стекле автомобиля ?? QLED - quantum dot displays долговечные дешевые экономичные

Компьютерная анимация и видеографика,2011 E-Ink Принцип действия – взаимопроникновение химических веществ Низкое энергопотребление Сохранение картинки при выключении питания

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цвет. Модели цвета

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цветовые модели RGB CMYK HSB HSL

Компьютерная анимация и видеографика,2011 RGB Аддитивная модель

Компьютерная анимация и видеографика,2011 CMYK Субтрактивная модель

Компьютерная анимация и видеографика,2011 HSL

Компьютерная анимация и видеографика,2011 HSV

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Значения цветов

Компьютерная анимация и видеографика,2011

Компьютерная анимация и видеографика, Красный - зеленый гнев, амбиции, возбужденность, злость, неперпение Оранжевый - синий действие,амбиции,общение,харизма Желтый-фиолетовый яркость,общение,энергия,страх,дружба Зеленый-красный Приключение,комфорт,свобода,спокойствие Синий-оранжевый Баланс,спокойствие,технологии,лед,бесконечность Фиолетовый-желтый амбициозность,артистичность,мода,фантастичный,мисти ческий

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Смешивание цветов Хорошо смешиваются цвета, расположенные на противоположных сторонах цветового круга

Компьютерная анимация и видеографика,2011 Цветовая гамма лунтика