Учебно-исследовательская работа по теме: «Компьютерная анимация, или математика как прикладная наука». Тезисы.

Тезисы учебно-исследовательской работы                                                      «Компьютерная анимация, или математика как прикладная наука»                          ученика 11 В класса Зайцева Петра Олеговича.                                                                        Учитель: Жалыбина Елена Викторовна.

 «Всё, что до этого было в науках: гидравлика, аэрометрия, оптика и других темно, сомнительно и недостоверно, математика же сделала всё ясным, верным и очевидным».

М. В. Ломоносов

1. Компьютерная анимация – это один из видов анимации, в которой изображение получается путём компьютерной обработки.

Компьютерная анимация используется этим миром всё больше и больше, и меня она тоже в своё время не обошла стороной. Как всякий порядочный модмейкер для Варкрафта^[1], я  столкнулся с проблемой нехватки необходимых моделей и попробовал сам их сделать. Кое-что получилось, однако при этом был обнаружен интересный факт: для поворота кости использовались 4 аргумента, что ввело в меня в заблуждение. Позже я узнал, что это был так называемый кватернион вращения.

Но даже и без него эта тема крайне загадочна и интересна. Вот,  например, вы когда-нибудь задумывались, что происходит внутри компьютера, когда вы играете в какую-нибудь компьютерную игру? А ведь происходят там крайне интересные, и притом нисколько не мистические вещи. Что именно? Не могу сказать. Вернее, не могу сказать одним предложением. И даже двумя. Там информации – на целую исследовательскую работу.

2. Основная цель работы – доказать, что с анимацией вполне по силам разобраться самому, и написать математическую систему без привлечения дополнительных библиотек^[2].

3. В общем, передо мной стояло несколько задач:

1. Изучить историю возникновения компьютерной анимации
2. Изучить компьютерную анимацию и её устройство
3. Изучить роль математики как прикладной науки в компьютерной анимации
4. Сделать практическую работу с использованием только добытой мной информации

4. В ходе работы было изучено большое количество литературы, бόльшая часть которой присутствовала только в электронном формате. Это связано с тем, что анимация – только развивающаяся отрасль.  

Анимация – это одна из наиболее перспективных областей развития компьютерных технологий. Изученный материал показал, что анимация развивалась и эволюционировала с древнейших времён. В конечном счёте, анимация приобрела свой сегодняшний облик – сложнейшей иерархической модели.

5. Анимация – сложная структура, требующая чёткого определения (объявления). Из-за физической неспособности костей к деформации большинство натуральных движений являются следствием поворота. Поворот, или вращение, есть основной тип анимации. Один из самых часто используемых видов анимации – это вращения. Для его описания (задания) могут использоваться разные системы, но самая перспективная связана с кватернионом вращения. Кватернион есть самый адаптивный и наиболее экономичный способ задания анимации вращения, и он же – это её эволюция. Таким образом, в основе анимации лежит математика. Это доказывается также наличием прямоугольной системы координат или базисных геометрических движений.

6. Конечной целью работы стало написание программы, способной обрабатывать файлы моделей. Чтобы создать редактор моделей, достаточно лишь наличие «прямых рук» (directhands.dll) и математических знаний. Кроме того, при написании программы использовались только написанные мной функции и функции языка C#. Таким образом, возможно, создать редактор моделей, используя только встроенные функции.

Список литературы

Ресурсы сети Интернет:

1. Ресурсы базы данных сайта XGM (http://xgm.ru):

1. «Анимация от "А" до "Я"», WebSter (http://xgm.ru/p/wc3/anims-a-ya)
2. «Кватернион вращения», сообщение №2, Алексей (http://xgm.ru/forum/showpost.php?p=186540&postcount=2)
3.  «Подробнее о MDL - Формат файла моделей», ScorpioT1000 (http://xgm.ru/p/wc3/format-mdl)
4.  «Устройство файлов mdl», Prot (http://xgm.ru/p/wc3/mdl-structure)

2. «Вращение и кватернионы. Сборник рецептов», Норель Михаил. (http://www.gamedev.ru/articles/?id=30129)
3. «История анимации» (http://www.myltik.ru/index.php?topic=interes/history)
4.  «Кватернион» (http://ru.wikipedia.org/wiki/Кватернион)
5. «Кватернионы в программировании игр», Ваткин Сергей. (http://www.gamedev.ru/articles/?id=30129)

Книжные источники:

1. Бабиченко Д.Н., "Искусство мультипликации", М.: "Искусство", 1964
2. Иванов-Вано И., "Советское мультипликационное кино", М.: "Знание", 1962