Учебная программа для специальности 1 53 01 02 " Автоматизированные системы обработки информации" 2010 Составитель

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
________________ И.В. Семченко

(подпись)

____________________

(дата утверждения)

Регистрационный № УД-37-2010-918/ баз.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 3D ГРАФИКИ

И АНИМАЦИИ
Учебная программа для специальности
1 – 53 01 02 "Автоматизированные системы обработки информации"

2010

Составитель:

В.А.Дробышевский  старший преподаватель кафедры Автоматизированных систем обработки информации УО «ГГУ им. Ф. Скорины».

Рецензенты:

П.П. Петров  ведущий научный сотрудник Научно производственного центра НАН Беларуси по материаловедению, доктор физико–математических наук, профессор (т.е. один обязательно должен быть сотрудником внешней организации);

С.С. Сидоров  доцент кафедры АСОИ УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

(т.е. второй обязательно должен быть сотрудником «чужой» кафедры)

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:

Кафедрой Автоматизированных систем обработки информации УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

(протокол № __ от ____ _____________ 2010);
Методическим советом физического факультета

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

(протокол № __ от ____ _____________ 2010);

Ответственный за редакцию: В.А.Дробышевский

Ответственный за выпуск: В.А.Дробышевский

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Объектом исследований при создании компьютерной графики являются трехмерные объекты и их представление в составе сцен. В настоящее время в качестве наиболее распространенного, эффективного и доступного ПО, используемого в этих целях, является пакет 3D Studio Max, который предлагает самые совершенные возможности современных анимационных систем. Эта программа позволяет: создавать анимационные заставки, рекламные ролики, анимационные сцены в Internet, музыкальные клипы, анимационные фильмы; обрабатывать видеоматериалы, создавать видео монтаж, отображать движения в анимации; позволяют строить анимационные сцены и сюжеты, работать с видеоматериалом и звуковыми файлами.

В курсе «Программное обеспечение 3D графики и анимация» излагаются основы представлений о трехмерной графике и анимации, о возможностях графического пакета 3D Max, концептуальные и базовые основы моделирования и изменения трехмерных объектов, методы построения композиций, основы работы с источниками света, камерами и материалами, концептуальные основы анимации и визуализации сцен, видеомонтажа.

Целью дисциплины является овладение студентами теоретическими основами создания, преобразования и анимации трехмерных графических объектов и сцен.

Задачи дисциплины:

– изучение среды моделирования 3D Studio MAX и реализации принципов трехмерной графики в 3D Studio MAX;

– изучение концептуальных основ и базовых методов моделирования и изменения объектов;

– изучение основ работы над композицией сцен, создания и управления источниками света и камерами;

– изучение работы с материалами и текстурами, методов и режимов визуализации сцен;

– изучение концептуальных основ анимации и основ видеомонтажа.

Основные знания, приобретаемые студентами при изучении дисциплины: установка и настройка среды моделирования 3D Studio MAX; понятие о трехмерном пространстве, освоение интерфейса 3D Studio MAX; моделирования на основе сплайнов, сеток или многоугольников, на базе кусков поверхности Безье, на основе NURBS-сплайнов; освоение работы со сплайнами и редактирования параметров объектов; работы с модификаторами объектов и подобъектов; имитации динамики и анимации на основе ключевых кадров; освоение приемов видеомонтажа.

Общее количество часов – 108; аудиторное количество часов  108, из них: лекции  54 (из них СУРС –18), лабораторные занятия  36, практические занятия  18.

Форма отчётности  экзамен.

Примерный тематический план

№ п/п	Название темы	Лекции	Практические	Лабораторные	СУРС	Всего
	Раздел 1 Трехмерная графика и 3D Studio MAX
1	Тема 1 Введение	2		2		4
2	Тема 2 Реализация принципов трехмерной графики	2			2	4
3	Тема 3 Обзор элементов интерфейса 3D Studio MAX	2	2			4
	Раздел 2 Основы геометрического моделирования
4	Тема 1 Концептуальные основы моделирования объектов	2		2	2	6
5	Тема 2 Базовые методы моделирования	2	2	2		6
6	Тема 3 Базовые методы изменения объектов		2	2	2	6
7	Тема 4 Дополнительные методы изменения объектов	2		2	2	6
8	Тема 5 Дополнительные методы моделирования объектов	2		2	2	6
	Раздел 3 Основы композиции сцен
9	Тема 1 Концептуальные основы работы над композицией	2		2	2	6
10	Тема 2 Источники света	2		6	2	10
11	Тема 3 Работа с камерами	2	2	4		8
12	Тема 4 Работа с материалами	2	2	4		8
13	Тема 5 Дополнительные методы работы с материалами	2	2	2		6
14	Тема 6 Методы визуализации сцен	2		2	2	6
	Раздел 4 Основы анимации
15	Тема 1 Концептуальные основы анимации	2			2	4
16	Тема 2 Базовые методы анимации	2	2	2		6
17	Тема 3 Дополнительные методы анимации	2	2			4
18	Тема 4 Методы визуализации анимации	2	2	2		6
19	Тема 5 Основы видеомонтажа	2				2
	Итого	36	18	36	18	108

Содержание учебного материала

РАЗДЕЛ 1 Трехмерная графика и 3D Studio MAX

Тема 1 Введение

Цель и назначение курса. Общее представление о трехмерной графике. Принципы трехмерной графики в 3D Studio MAX.

Тема 2 Реализация принципов трехмерной графики в 3D Studio MAX

Понятие о трехмерном пространстве. Система координат. Оси координат. Линии, полилинии, многоугольники. Трехмерные объекты. Проекции. Методы отображения. Вращение объектов в системе координат. Источники света, камеры, визуализация.

Тема 3 Обзор элементов интерфейса 3D Studio MAX

Пользовательский интерфейс 3D MAX. Работа с файлами. Работа с внешними ссылками. Работа с окнами проекций. Доступ к командам. Настройка пользовательского интерфейса. Единицы измерения, привязки и вспомогательные средства рисования. Управление отображением объектов. Отображение, скрытие, фиксация, именование и выделение объектов.

РАЗДЕЛ 2 Основы геометрического моделирования

Тема 1 Концептуальные основы моделирования объектов

Моделирование на основе сплайнов. Моделирование на основе сеток или многоугольников. Параметрическое моделирование. Моделирование на базе кусков поверхности Безье. Моделирование на основе неоднородных рациональных В-сплайнов. Работа со свойствами объектов. Выбор подхода к моделированию.

Тема 2 Базовые методы моделирования

Работа со сплайнами. Методы построения объектов на основе сплайнов. Трехмерные примитивы. Составные булевские и распределенные объекты.

Тема 3 Базовые методы изменения объектов

Редактирование параметров объектов. Преобразования перемещения, масштаба, поворота. Изменения положения центра преобразования и опорной точки. Типы клонов объектов. Команды выравнивания, построения орнаментов, зеркального отражения.

Тема 4 Дополнительные методы изменения объектов

Модификаторы: объекты и подобъекты. Контейнеры модификаторов. Стеки модификаторов. Редактирование объектов на различных уровнях.

Тема 5 Дополнительные методы моделирования объектов

Моделирование на основе кусков Безье. Моделирование на основе неоднородных рациональных сплайнов. Работа с системами частиц.

РАЗДЕЛ 3 Основы композиции сцен

Тема 1 Концептуальные основы работы над композицией

Общее понятие о съемочных камерах. Фокусное расстояние, поле зрения объекта, резкость, диафрагма. Движение камеры. Типы источников света. Световые эффекты. Общее понятие о материалах: работа с цветом, тонирование, карты текстуры.

Тема 2 Источники света

Управление подсветкой. Цвет света. Включение и выключение, затухание света. Управление размером пятна света и краевым спадом яркости. Работа с тенью. Типовые спецэффекты освещения.

Тема 3 Работа с камерами

Создание окна проекции, соответствующего полю зрения камеры. Параметры камеры. Совмещение линии горизонта сцены в окне камеры с линией горизонта фонового изображения.

Тема 4 Работа с материалами

Редактор материалов. Базовые параметры материалов. Назначение материалов объектам. Смеси материалов. Двусторонние и многокомпонентные материалы. Материалы типа «верх-низ»

Тема 5 Дополнительные методы работы с материалами

Растровые карты. Системы проекционных координат. Модификатор UVW Map. Процедурные карты текстур. Метод трассировки лучей.

Тема 6 Методы визуализации сцен

Режимы визуализации. Параметры и процесс визуализации. Виртуальный буфер кадров. Имитация эффектов окружающей среды.

РАЗДЕЛ 4 Основы анимации

Тема 1 Концептуальные основы анимации

Контроллеры и фактор времени в компьютерной анимации. Траектории. Двойники. Опорные точки. Связи и цепочки. Деформация скелета. Объемные деформации. Размывание изображений движущихся объектов. Имитация динамики.

Тема 2 Базовые методы анимации

Настройка временных интервалов и перемещение во времени. Анимация на основе ключевых кадров. Введение треков. Работа с контроллерами. Фильтры. Треки видимости. Экстраполяция параметрических кривых. Копирование и вставка временных интервалов. Копирование и вставка объектов в окне дерева иерархии.

Тема 3 Дополнительные методы анимации

Создание иерархических структур объектов. Метод обратной кинематики. Использование объемных деформаций. Анимация с элементами морфинга. Анимация с учетом динамики.

Тема 4 Методы визуализации анимации

Параметры визуализации анимации. Конфигурирование программ на сетевую визуализацию. Диспетчер сетевой визуализации.

Тема 5 Основы видеомонтажа

Модуль Video Post. Очередь видеомонтажа. Шкала времени видеомонтажа. Фильтры обработки изображений. События создания композиций. Оптические эффекты при видеомонтаже.

информационно - методическАЯ часть

перечень практических занятий

Обзор элементов интерфейса 3D Studio MAX
Базовые методы моделирования
Базовые методы изменения объектов
Источники света и работа с камерами
Работа с материалами
Дополнительные методы работы с материалами
Базовые методы анимации
Дополнительные методы анимации
Методы визуализации анимации

Перечень лабораторных работ

Принципы трехмерной графики в 3D Studio MAX
Концептуальные основы моделирования объектов
Базовые методы моделирования
Базовые методы изменения объектов
Дополнительные методы изменения объектов
Дополнительные методы моделирования объектов
Составление композиции
Создание источника света
Управление параметрами источников света и подсветкой
Создание типовых спецэффектов освещения
Создание модели съемочной камеры
Настройка и размещение камеры в составе сцены
Работа с редактором материалов
Назначение стандартных материалов объектам
Работа с растровыми картами и картами текстур
Освоение визуализации сцены
Базовые методы анимации
Методы визуализации анимации

Перечень программного обеспечения

3D Studio MAX 5.0
3D Studio MAX 10.0
Обучющая программа TeachPro 3D Studio MAX 5.0

Формы контроля знаний

Лабораторные работы, экзамен.

ОСНОВНАЯ

Джамбруно, М. Трехмерная графика и анимация / М.Джамбруно – М.: Вильямс, 2002.  640 с.
Ким, Ли. 3ds max 4/5 для дизайнера Искусство трехмерной анимации / Ли Ким  М.: ТИД ДС, 2002.  848 с.
Кулагин, Б.П. 3ds max 5: от фантазии к реальности / Б.П.Кулагин  СПб.: БХВ-Петербург, 2003.  480 с.
Маров, М.В. 3ds max 5. Новые возможности. / М.В.Маров  СПб.: Питер, 2003.  288с.
Матоссян, М.А. 3ds max 5 для Windows / М.А.Матоссян  М.: ДМК Пресс, 2003.  544 с.
Пекарев, Л.Н. Самоучитель 3ds max 5 / Л.Н.Пекарев  СПб.: BHV  Санкт-Петербург, 2003.  328 с.
Соловьев, М.П. Трехмерный мир 3D Studio MAX 5.0 / М.П.Соловьев  М.: СОЛОН-Пресс, 2003.  224 с.
Маэстри, Дж. Секреты анимации персонажей / Дж.Маэстри  СПб.: Питер, 2002.  224 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

Флеминг, Б. Моделирование растений и насекомых Уроки мастерства / Б.Флеминг  М.: ДМК Пресс, 2002.  320 с.
Флеминг, Б. Создание трёхмерных персонажей / Б.Флеминг  М.: ДМК Пресс, 2003.  448 с.
Флеминг, Б. Создание фотореалистичных изображений / Б.Флеминг  М.: ДМК Пресс, 2003.  376 с.
Флеминг, Б. Фотореализм. Профессиональные приемы работы. Уроки мастерства / Б.Флеминг  М.: ДМК Пресс, 2003.  325 с.
Флеминг, Б. Методы анимации лица. Мимика и артикуляция / Б.Флеминг  М.: ДМК Пресс, 2002.  336 с.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Содержание учебного материала

информационно - методическАЯ часть

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ