D-графика и компьютерная анимация

Разновидности компьютерной графики

Распространение компьютерной графики началось с полиграфии, но вскоре она вырвалась из тесных помещений типографии и распространилась повсеместно. Огромную популярность завоевали компьютерные игры, научная графика и фильмы. Сейчас без сложной графики не обходится ни один фантастический фильм, ни одна компьютерная игра. Возникает настолько реальные изображения, что трудно поверить в то, что все это создано на компьютере. Талантливые математики, программисты и дизайнеры решают подобные задачи на мощнейших машинах. Сейчас ни один доклад в приличной компании не обходится без компьютерной презентации.

Из простого перечисления областей применения видно, что понятие компьютерной графики довольно обширно – от алгоритмов, рисующих на экране причудливые узоры, до мощных пакетов 3D-графики и программ, имитирующих классические инструменты художника. Иными словами, компьютерная графика это не просто рисование с помощью компьютера, а довольно сложный комплекс, который условно можно разделить на несколько направлений:

- двухмерная графика;

- полиграфия;

- веб-дизайн;

- мультимедиа;

- 3D-графика и компьютерная анимация;

- видеомонтаж;

- САПР и деловая графика.

Вне зависимости от области использования каждый графический редактор, как правило, должен включать:

- инструменты рисования на компьютере;

- библиотеку готовых изображений;

- набор шрифтов;

- набор спецэффектов.

Кроме того, он должен быть совместим с другими графическими программами. Остановимся на некоторых характерных чертах присущих отдельным областям компьютерной графики, и рассмотрим попутно используемые в них программные средства.

Двухмерная графика

Многие пользователи ПК связывают понятие компьютерной графики с программами, предназначенными для редактирования двухмерных изображений. Это программное обеспечение по принципу действия и функциональному назначению можно разделить на три группы:

- растровая графика (bitmap, или raster);

- векторная графика (vector, или draw);

- фрактальная графика (fractal).

Наиболее широко в компьютерной графике представлены первые два типа программ: растровые и векторные. О фрактальной разговор особый. Она, как и векторная, - вычисляемая и занимает промежуточное положение между растровыми и векторными программами. Кроме того, фрактальные узоры часто используют в качестве красильных фрактальных заливок в редакторах растровой и векторной графики.

Растровые программы

Большинство программ для редактирования изображений – Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT или MS Paint – относятся к растровым. Изображение в них формируется из решетки крошечных квадратиков, пикселов. Поскольку каждый пиксел на экране компьютера изображен в специальном месте экрана, то программы, которые создают изображение таким способом, называются побитовыми, или программами с побитовым изображением (bitman). Решетку (или матрицу), образуемую пикселами, называют растром. Поэтому программы с побитовым отображением также называют растровыми программами.

Растровые программы в основном предназначены для редактирования изображений, обеспечивая возможность цветокоррекции, ретуши и создания специальных эффектов на базе цифровых изображения. Пользуясь программами продуктами для формирования изображений, такими как Adobe Photoshop или Corel PHOTO-PAINT, можно создавать коллажи, виньетки, фотомонтажи и подготавливать цветные изображения для вывода на печать. На сегодняшний день графические редакторы используются при создании практически всех печатных изображений, где необходима фотография. Их применяют для стирания морщин с лиц моделей, придания ярких красок пасмурным и мрачным дням и изменения общего настроения посредством специальных световых эффектов. Они также широко используются производителями мультимедиа для создания текстовых и фоновых эффектов и для изменения количества цветов изображения.

Векторные программы

Изображение, созданное в векторных программах, основывается на математических формулах, а не на координатах пикселов. Составляющие основу таких изображений кривые и прямые линии называемые векторами. Поскольку при задании объектов на экране используются математические формулы, от отдельные элементы изображения, создаваемые в векторных программах, - например, Adobe Illustrator, CorelDRAW и Macromedia FreeHand, - можно легко перемещать, увеличивать или уменьшать без появления «эффекта ступенек» (зубцеобразных дефектов изображения). Так, для перемещения объекта достаточно перетащить его мышью. Компьютер автоматически пересчитывает его размер и новое местоположение. При выводе изображения, созданного в векторной программе, его качество зависит не от исходного разрешения изображения, а от разрешающей способности устройства вывода (монитора, принтера, плоттера…). Поскольку качество изображения не зависит от разрешения, то графический файл, созданный в векторных программах, как правило, имеет меньший объем, чем изображение, построенное в программах побитового отображения. В векторных программах не возникает проблем и со шрифтами – большие шрифтовые массивы не образуют файлов огромного размера.

Полиграфия

Компьютерная графика начала свое распространение с полиграфии. Полиграфия – довольно сложное направление, требующее от работающего в этой области наибольшей широты знаний. Даже на первый взгляд в полиграфии довольно разнообразна: создание визиток, бланков, рекламных визиток, рекламных буклетов и плакатов; работа в периодических изданиях (часто имеющих свою специфику). Для реализации этих задач предназначены программы верстки.

Программы верстки позволяют соединять текстовую и графическую информацию для создания информационных бюллетеней, журналов, брошюр и рекламной продукции. Среди наиболее популярных программ можно выделить Adobe PageMaker, Adobe InDesign и QuarkXPress.

Мультимедиа

Эта область компьютерной графики, связанная с созданием интерактивных энциклопедий, справочных систем, обучающих программ и интерфейсов к ним. В отличие от полиграфии, где дизайнер-полиграфист сотрудничает с печатником, дизайнер-мультимедийщик сотрудничает с программистом. Здесь требования к графике уже другие. Так, в полиграфии, например, файлы должны иметь достаточно большое разрешение. В результате размеры файлов могут составлять десятки и даже сотни мегабайтов. В мультимедиа же ограничение служит разрешение экрана монитора и требование минимизации размеров файлов. Контроль за качеством проще, чем в полиграфии, достаточно наличие хорошего монитора.

World Wide Web (WWW)

Особую значимость изображения приобрели с развитием глобальных компьютерных сетевых технологий. Требования к созданию изображений для Сети очень противоречивы. С одной стороны, жесткие ограничения по снижению размеров файлов для минимизации времени их передачи по сети, с другой – необходимость сохранение качества передаваемой по сети «картинки». Каждый формат графических изображений, используемых в Интернете, имеет свои особенности: JPEG, например, хорош для фотографий, а GIF – для векторных изображений и «плашек». К тому в сети существует область цветового охвата, что необходимо учитывать при создании изображений.

D-графика и компьютерная анимация

Это создание искусственных предметов и персонажей, их анимация и совмещение с реальными предметами и интерьерами. На сегодняшний день определилось несколько перспективных направлений ее использования.

- Индустрия компьютерных игр. Анимационные заставки, интерфейсы и персонажи компьютерных игр создаются в программах 3D-графики.

- Телевизионная реклама и оформление телевизионных каналов.

- Многие архитекторы и дизайнеры пользуются 3D-графику для построения макетов зданий и трехмерных моделей архитектурных памятников, еще не существующих в природе.

Освоение 3D-графики требует немало времени и мощных системных ресурсов. Чтобы результат выглядел реалистично, необходимо освоить не только 3D-моделирование, но и уметь правильно осветить сцену, найти хороший ракурс камеры, подобрать материалы и текстуры. Все это существенно влияет на качество графики.

САПР и деловая графика

Программы САПР представляют собой векторные программные средства, которые нашли широкое применение в различных сферах человеческой деятельности.

- Различные области инженерной конструкторской деятельности – от проектирования микросхем до создания самолетов.

- Архитектура. Так, фирма McDonald’s уже с 1987 года использует компьютерную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектирования кухонного оборудования. Это позволяет визуально воспроизводить двухмерные изображения и трехмерные модели.

- Медицина. Например, автоматизированное проектирование имплантатов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в ходе операций, что сокращает время пребывания на операционном столе.

Среди программ моделирования под Windows безусловным лидером является программа AutoCAD. Эта мощнейшая система компьютерного проектирования, которую иногда упрощенно рассматривают как электронный кульман, позволяющий:

- реализовывать основные операции по созданию и редактированию линий, дуг, и текста;

- синтезировать 2D и 3D-модели;

- автоматизировать решение многих задач, возникающих в процессе проектирования;

- адаптировать и настроить систему на конкретные приложения, создавая собственные сценарии и макрокоманды.

Видеомонтаж

Можно разделить на два вида:

- спецэффекты в кино;

- подготовка телевизионных передач.

Спецэффекты в кино – это то, что мы видим или не видим на экране, начиная с простого «стирания» страховок и прочих вспомогательных элементов в трюковых кадрах и заканчивая совмещением виртуальных пейзажей с живыми актерами.

Подготовка телевизионных передач – бурно развивающаяся область, сходная с создание спецэффектов в кино, но ограниченная более сжатыми временными сроками. В качестве примера можно привести любой молодежный музыкальный канал.

Видеомонтаж отличается от других направлений компьютерной графики тем, что манипулирует «живыми» картинками и использует свою технологию работы. На сегодняшний день одной из наиболее популярных программ, используемых в этой области компьютерной графики, является Adobe Premier.