Компьютерная графика. Спецэффекты (Сущность и виды компьютерной графики)

Содержание:

Введение

Спецэффекты в той или иной степени сложности в современном кинематографе используются практически во всех фильмах. Экран без них потерял бы свою актуальность и впечатляющую силу. Мы видим как на телевидении и в кино, в каждом фильме или сериале авторы используют компьютерные технологии для создания более эффектной картинки. Чтобы впечатлить зрителя воссоздаются элементы, которые никак не могут существовать в реальной жизни. Фантастические существа, невероятные изобретения, магия и прочее воспроизводятся создателями фильмов с помощью компьютерной графики.

Актуальность темы заключается в понимании и исследовании компьютерной графики, как важнейшего элемента современной киноиндустрии.

Объектом исследования является компьютерная графика.

Предметом исследования являются созданные при помощи компьютерной графики спецэффекты.

Цель реферата: изучение компьютерной графики, спецэффектов.

В связи с поставленной целью были выделены следующие задачи работы:

- Изучить сущность и виды компьютерной графики

- Определить роль компьютерной графики относительно кинематографии

- Изучить историю спецэффектов

- Провести анализ новейших спецэффектов

- Изучить применение спецэффектов в кинематографе

При написании реферата были использованы следующие методы исследования: анализ научной и учебной литературы; классификация видов компьютерной графики; анализ и синтез.

Структура реферата базируется на задачах и логике исследования и содержит введение, 3 части, заключение.

1. Сущность и виды компьютерной графики

Компьютерная графика - раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощи компьютерной техники. Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают четыре вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика, трёхмерная и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

1. Растровая графика.

Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. Каждый пиксель растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение.

Минусы:

- большие объемы данных. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры.

- невозможность увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

1. Векторная графика.

В векторной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая). Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

Линия - это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

1. Трёхмерная графика

Трёхмерная графика (3D-графика) изучает приёмы и методы создания объёмных моделей объектов, которые максимально соответствуют реальным. Такие объёмные изображения можно вращать и рассматривать со всех сторон. Для создания объёмных изображений используют разные графические фигуры и гладкие поверхности. При помощи их сначала создаётся каркас объекта, потом его поверхность покрывают материалами, визуально похожими на реальные. После этого делают осветление, гравитацию, свойства атмосферы на другие параметры пространства, в котором находится объект.

2.Спецэффекты
Спецэффе́кт, специа́льный эффе́кт (англ. special effect, сокр. SPFX или SFX) — технологический приём в кинематографе, на телевидении, на шоу и в компьютерных играх, применяемый для визуализации сцен, которые не могут быть сняты обычным способом (например, для визуализации сцен сражения космических кораблей в далёком будущем). Спецэффекты также часто применяются, когда естественная съёмка сцены слишком затратна по сравнению со спецэффектом (например, съёмка масштабного взрыва). Спецэффекты применяются и для улучшения или модификации уже предварительно отснятого видеоматериала (например, для наложения погодной карты как фон для телеведущего, рассказывающего о прогнозе погоды).

Спецэффекты родились почти сразу с зарождением кинематографа. Создателем классических спецэффектов, основанных на стоп-кадре, покадровой съемке, двойной и многократной экспозиции, ускоренной и замедленной протяжке пленки, кашировании и других трюках был Жорж Мельес. Первым фильмом, в котором спецэффекты играли существенную роль, считается двухминутная лента Мельеса «Замок Дьявола» (Le manoir du diable, 1896), в которой зрителю были продемонстрированы появления, исчезновения и трансформации людей и предметов в антураже готического замка. Некоторые примеры ранних спецэффектов получены с помощью колоризации — ручного раскрашивания кадров.

Спецэффекты условно разделяют на две группы — визуальные и механические эффекты. К визуальным относятся оптические эффекты (комбинированные съемки), а также компьютерная графика. Механические (физические) спецэффекты — это обработка материалов перед съемкой. Сюда относится моделирование, пиротехника и технические приспособления, специальный грим. Существуют также звуковые спецэффекты.

VFX — это визуальные эффекты (Visual Effects), которые создаются при совмещении отснятого реального материала и дополнительной обработки. Способы наложения бывают разные: либо люди снимают на фоне зеленого экрана, а затем добавляют изображение на компьютере (так сделана большая часть второй трилогии «Звездных войн»), либо меняют облик актера после съемки (добавляя костюм Тони Старку, например). VFX — это всегда постобработка. Для качественной работы специалистам нужны кадры, данные о свете, масштабы моделей и другая информация.

В зависимости от объема работ и характера материала, период работы над VFX может занимать как несколько месяцев, так и годы. Для примера, масштабные блокбастеры вроде «Мстителей» требуют больше времени на спецэффекты, чем непосредственно на съемку с актерами. Причем над эффектами работают одновременно несколько студий. К примеру, «Мстителей: Войну бесконечности» создавали совместными усилиями 15 студий. Общее количество специалистов по VFX, занятых в создании фильма на этапе постобработки, составило 2080 человек.

Вместе они занимались разными этапами работы над компьютерными визуальными эффектами. Сначала свою работу представляют художники (20 человек), они создают концепт-арты, превизуализируя тем самым спецэффекты. Затем идет начальная проработка графики — 3D-моделирование (60 человек), которая разрабатывается глубже на следующих этапах: анимация (80 человек), а также освещение, затенение и текстурирование (120 человек). Над дополнительными природными эффектами, захватом движения и сведением всей работы работают еще около 600 человек.

Сейчас для создания качественной картинки, которую сложно отличить от реальности, VFX художники используют самые разные программы. Для 3D-моделирования, анимации и визуализации — Autodesk Maya, 3DS Max (более широкий спектр инструментов моделирования ), Blender (бесплатная), Pixologic ZBrush. Для постобработки видеороликов — Adobe After Effects, Final Cut Pro и Nuke. 

Однако требования к профессии не ограничиваются знанием определенного софта. Согласно сайту американского колледжа Rasmussen, в задачи художника VFX входят:

1. использование компьютерных программ и иллюстраций для создания графики и анимации;
2. работа с командой аниматоров и художников;
3. исследование предстоящих проектов, чтобы создавать наиболее реалистичные проекты или анимацию;
4. разработка раскадровок, отражающих ключевые сцены в анимации;
5. редактирование анимаций и эффектов после отзывов режиссера, клиентов или других членов команды.

Технологии создания спецэффектов

Компьютерная графика:

1. Использование компьютерных спецэффектов («Bullet time»)
2. Замена реального актёра его компьютерным изображением Генерация декораций методами компьютерной графики
3. Компьютерная анимация
4. Изменение скорости прокрутки пленки

Стоп-камера. Используется в сценах, где требуется показать внезапное появление или исчезновение объекта, а также превращение одного объекта в другой. При неподвижной камере снимается один объект, затем съемка прерывается, объект заменяется.

Покадровая съёмка.

Метод используется в основном при работе с макетами; широко применялся в середине XX века при создании фильмов о чудовищах (например, «Кинг-Конг»). Фактически делается ряд фотоснимков, между которыми макет незначительно сдвигается нужным образом. При прокручивании пленки создается иллюзия движения.

Ускоренная киносъёмка.

Сверхскоростная съемка процесса, протекающего очень быстро (например, взрыв). Затем пленка прокручивается в обычном темпе, что позволяет получить замедленное высококачественное изображание.

Ускоренное воспроизведение.

Эффект, обратный рапиду — съемка ведется на обычной скорости, а затем прокручивается в ускоренном темпе. Незначительное ускорение используется в сценах поединков, когда надо снять стремительные движения, которые актеры просто не успевали бы выполнять. Сильное ускорение может использоваться для создания комического эффекта или для отражения больших отрезков времени (например, сцена уборки в фильме «Реквием по мечте»).

Обратная съемка.

Например, когда нужно снять взлетающего человека, проще заснять падение, а потом прокрутить пленку в обратном направлении.

Комбинированная съемка. Рирпроекция.

Снятый заранее фон проецируется на экран, перед которым играют актеры. Наиболее частое применение — в сценах, где герои ведут автомобиль. В этом случае автомобиль — макет, построенный на съемочной площадке, а придорожный пейзаж спроецирован на экран.

Двойная экспозиция.

Необходимые элементы доснимаются на пленку с уже отснятой последовательностью кадров. В наиболее сложных сценах используется многократная экспозиция, когда на одну и ту же пленку снимают три раза и более. Такая технология применялась в первых трёх фильмах из серии «Звёздные войны» для съёмки массовки (не хватало статистов).

Хромакей.

Например, если необходимо показать телеведущего на фоне карты прогноза погоды, то сначала ведущего, рассказывающего о погоде, снимают отдельно на фоне одноцветной декорации (обычно синей, зелёной или красной — важно только чтобы этот цвет не совпадал с цветом одежды, лица и волос ведущего). Затем специальный аппарат для компьютерного монтажа «вырезает» из изображения этот однотонный цвет и вместо него «накладывает» погодную карту территории, о которой рассказывает ведущий.

При наличии достаточного мощного аппарата компьютерного монтажа этот процесс наложения может происходить прямо в реальном времени в прямом эфире.

Контроль движения (Моушен контрол).

Технология применяется, когда необходимо снять несколько макетов, движущихся по одной траектории. Специальная система автоматических приводов позволяет оператору управлять камерой дистанционно и программировать ее движения. Потом в кадр помещается другой макет, и камера делает новый проход, в точности повторяющий предыдущий. Полученные изображения совмещаются. В современных фильмах контроль движения в сочетании с использованием хромакея позволяет накладывать нарисованные на компьютере фоны на сцены с движущейся камерой.

Компьютерная графика

Использование компьютерных спецэффектов («Bullet time»)

Замена реального актёра его компьютерным изображением Генерация декораций методами компьютерной графики

Компьютерная анимация

Заключение

При написании реферата была проведена исследовательская работа по анализу литературы. Оказалось, что компьютерная графика это целая область информатики, изучающая методы и свойства обработки изображений с помощью программно-аппаратных средств. Выявилось, что под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения изображения на плоскости монитора.

Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее. С появлением компьютерной графики произошла революция в области технологий визуализации, был совершен самый настоящий прорыв в кинематографическом искусстве.

Спецэффекты родились почти сразу с зарождением кинематографа. Спецэффекты также часто применяются, когда естественная съёмка сцены слишком затратна по сравнению со спецэффектом (например, съёмка масштабного взрыва). Спецэффекты применяются и для улучшения или модификации уже предварительно отснятого видеоматериала (например, для наложения погодной карты как фон для телеведущего, рассказывающего о прогнозе погоды). Наиболее распространенным и популярным методом создания спецэффектов является хромакей, при обработке изображения с двух источников совмещаются таким образом, что ключевой тон заменяется другим изображением.

Список использованных источников

Дэвис Т. Руководство по программированию. Библиотека программиста. Питер, 2006.

Паулин М.. Компьютерная графика и стандарт - 3-е изд. - М.: Вильямс. 2005.

Перемитина Т.О. Компьютерная графика. Учебное пособие – Томск. Эль Контент. 2012

https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/transport_i_svyaz/VIRTUALNAYA_REALNOST.html

Сайт электронной библиотеки [Электронный ресурс]: электронная библиотека. – URL: http://www.bibliotekar.ru