Краткий обзор программ компьютерной графики и анимации

Введение в компьютерную графику и анимацию

Краткий обзор программ компьютерной графики и анимацииК омпьютерная 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 800×600, 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.