Программа дополнительного образования детей "Трехмерное моделирование"
рабочая программа по теме

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Раздольненская средняя общеобразовательная школа

имени В.Н.Ролдугина»

Программа

«Трехмерное моделирование»

(срок реализации 2 года)

Программа рассчитана на детей от 13-16 лет.

Учитель информатики

Ткачев Сергей Евгеньевич

п. Раздольный

2009

Пояснительная записка

Курс обучения «Трехмерное моделирование» дает начальные знания пакета Blender, необходимые для серьезного моделирования объектов, создания освещения и спецэффектов, а также основы дизайна интерьера и трехмерной анимационной графики. На занятиях курсов обучения Blender учащиеся изучают сложные случаи освещения и настройки окружающей среды (фотореализм), построение трехмерных макетов помещений, используя модификаторы.

Программа курсов обучения трехмерного моделирования включает разработки по созданию рекламных роликов, полнометражных мультипликационных фильмов, а также качественные вставки элементов текста (титры для передач) и многое другое в программе Blender. Полученные на курсах обучения знания помогут школьникам на практическом опыте убедиться в высокой эффективности программы «Трехмерное моделирование». В дальнейшем это позволит им самостоятельно разрабатывать макеты проектов рекламных роликов для телевидения, киноиндустрии и анимации, а также конструировать детали настройки спецэффектов в конфигурации жилых и нежилых помещений и многое другое.

В курсе реализован прежде всего практический метод. Каждое занятие предполагает выполнение заданий или реализацию проекта.

Весь курс рассчитан на 2 года обучения. На первом году обучения дети познакомятся с основными понятиями трехмерной графики, рассмотрят элементы интерфейса Blender, попробуют поработать с объектами. Учащиеся научатся создавать трехмерные модели, используя в работе модификаторы. Получат навыки в создании текстурных поверхностей и их наложение на объект, попробуют создать свой собственный анимационный ролик. Ближе к концу первого года обучения дети получат индивидуальные темы для создания своего итогового проекта.

На втором году обучения учащиеся продолжат изучение анимации с модулей персонажной анимации и системы частиц. В конце курса учащиеся научатся настраивать освещение и камеры, попробуют снять свою сцену.

Требования к минимально необходимому уровню знаний, умений и навыков учащихся, необходимых для успешного изучения данного курса

• обладать навыками работы в операционной системе Windows или Linux (уметь запускать приложения, выполнять операции с файлами и папками);
• иметь представление о древообразной структуре каталогов, типах файлов;
• умение работать с двумерными графическими программами (например, Photoshop или GIMP);

Продолжительность занятия составляет 40 мин. Формы проведения занятий: практические и лекционно-практические. Основная форма работы с детьми - индивидуальная и групповая. Используются и такие формы проведения занятий, как беседа, обсуждение, видеоурок.

Основные методы, используемые на занятиях:        наглядные (в т.ч. видеоматериал, раздаточный материал), словесные, практические, индивидуальная работа.

Распределение учебного времени по темам является примерным и может корректироваться педагогом в зависимости от уровня подготовленности детей.

Рекомендуемые характеристики компьютера, необходимые для обучения:

• процессор – Pentium Celeron 2,6 GHz;
• ОЗУ – 256 Мб;
• объем жесткого диска – 40 Гб;
• объем видео памяти – 64 Мб;
• привод – CD-ROM 8х.

Используемое программное обеспечение для поддержки учебного процесса:

• Blender;
• графический редактор – Adobe Photoshop или GIMP.

Возраст обучающихся детей составляет 13-16 лет. Зачисление производится на добровольной основе по заявлению родителей.

Цели курса: формирование         базовых знаний в области трехмерной компьютерной графики и овладение навыками работы в программе Blender.

Задачи курса:

• формировать умение и навыки работы в Blender;
• изучить среды трехмерной компьютерной графики как средства моделирования и анимации;
• научить создавать проекты в среде Blender;
• развивать абстрактное и образное мышление;
• формировать творческий подход к поставленной задаче;
• формировать представление о том, что большинство задач имеют несколько решений;
• воспитывать самостоятельную личность, умеющую ориентироваться в новых социальных условиях.

Основная цель 1-го года обучения: сформировать основные навыки трехмерного моделирования, текстурирования объектов и анимации в Blender.

Задачи:

• познакомить со средствами создания трехмерной графики;
• научить создавать и редактировать 3d-объекты;
• научить использовать в моделировании модификаторы;
• освоить текстурирование объектов;
• получить навыки в создании анимации по ключевым кадрам.

Учебно-тематический план 1-го года обучения.

Содержание программы 1-го года обучения.

Тема 1. Вводное занятие. (1 ч.)

Области использования 3-хмерной графики и ее назначение. Демонстрация возможностей 3-хмерной графики. История Blender. Правила техники безопасности.

Тема 2. Введение в трёхмерную графику. Создание объектов и работа с ними. (11 ч.)

Основные понятия 3-хмерной графики. Элементы интерфейса Blender. Типы окон. Навигация в ЗD-пространстве. Основные функции. Типы объектов. Выделение, перемещение, вращение и масштабирование объектов. Цифровой диалог. Копирование и группировка объектов. Булевы операции.

Термины: 3D-курсор, примитивы, проекции.

Тема 3. Основы моделирования. (18 ч.)

Режим редактирования. Сглаживание. Инструмент пропорционального редактирования. Выдавливание. Вращение. Кручение. Шум и инструмент деформации. Создание фаски. Инструмент децимации. Кривые и поверхности. Текст. Деформация объекта с помощью кривой. Создание поверхности.

Термины:        сплайн, булевы объекты, метод вращения, метод лофтинга, модификаторы.

Тема 4. Материалы и текстуры объектов. (10 ч.)

Общие сведения о текстурировании в 3-хмерной графике. Диффузия. Зеркальное отражение. Материалы в практике. Рамповые шейдеры, многочисленные материалы. Специальные материалы. Карты окружающей среды. Карты смещения. UV-редактор и выбор граней.

Термины: текстура, материал, процедурные карты.

Тема 5. Освещение и камеры. (6 ч.)

Типы источников света. Теневой буфер. Объемное освещение. Параметры настройки освещения. Опции и настройки камеры.

Термины: источник света, камера.

Тема 6. Мир и Вселенная. (6 ч.)

Использование цвета или изображения в качестве фона. Добавление тумана к сцене. Звездное небо. Окружающий свет.

Тема 7. Основы анимации. (4 ч.)

Общие сведения о 3-мерной анимации. Модуль IPO. Анимация методом ключевых кадров.

Термины: анимация, ключевая анимация.

Методическое обеспечение

1-го года обучения

Приложение №1

Тема: Введение в трехмерную графику. Создание объектов и работа с ними.

Программное обеспечение: Blender.

Создание интерьера кухни с помощью примитивов в Blender (холодильник, электрическая плита, стены, вытяжка).

Приложение №2

Тема: Введение в трехмерную графику. Создание объектов и работа с ними.

Программное обеспечение: Blender.

Создание зимнего пейзажа в Blender (снеговик, елочка).

Приложение №3

Тема: Основы моделирования.

Программное обеспечение: Blender.

Моделирование ложки и тарелки.

Приложение №4

Тема: Основы моделирования.

Программное обеспечение: Blender.

Создание инструментов портного (пуговица, иголка, катушка с нитками).

Приложение №5

Тема: Основы моделирования.

Программное обеспечение: Blender.

Модель электрической лампочки.

Приложение №6

Тема: Основы моделирования.

Программное обеспечение: Blender.

Моделирование зонта.

Приложение №7

Тема: Материалы и текстуры объектов.

Программное обеспечение: Blender.

Задайте материалы и текстуры ранее созданным сценам.

Приложение №8

Тема: Освещение и камеры.

Программное обеспечение: Blender.

Поместить на ранее созданные сцены несколько источников света разных типов и настроить камеру на форматы PAL и SECAM.

Приложение №9

Тема: Итоговый проект.

Программное обеспечение: Blender.

Темы итогового проекта:

• «демонстрация моей комнаты»;
• кафе;
• устройство и работа механических часов;
• «UNIVERSAL»;
• рекламный ролик;
• мультфильм.

Приложение №10

Итоговый тест

для учащихся первого года обучения

секции «Трехмерное моделирование».

1. Укажите правильные графические примитивы, которые используются в Blender:

1. человечек;
2. куб;
3. треугольник;
4. сфера;
5. плоскость.

1. Какие основные операции можно выполнять над объектом в программе Blender:

1. перемещение;
2. скручивание;
3. масштабирование;
4. сдавливание;
5. вращение;
6. сечение.

1. С помощью какой клавиши можно перейти в режим редактирования объекта:

1. Caps Lock;
2. Enter;
3. Tab;
4. Backspace.

1. Какие режимы выделения используются в программе:

1. вершины;
2. диагонали;
3. ребра;
4. грани;
5. поверхности.

1. Какая клавиша клавиатуры служит для вызова операции выдавливания:

1. E;
2. V;
3. B;
4. D.

1. Как называется изображение, облегающее форму модели:

1. материал;
2. структура;
3. текстура;
4. оболочка.

1. Текстура, служащая для имитации сложных поверхностей, называется …

1. текстурная имитация;
2. сложная имитация;
3. рельефная карта;
4. процедурная текстура.

1. Основная лампа, используемая по умолчанию при создании новой сцены, это …

1. Sun;
2. Spot;
3. Area;
4. Point.

1. Какая клавиша вызывает режим просмотра через камеру:

1. Num Pad 0;
2. Num Pad 1;
3. Num Pad 3;
4. Num Pad 7.

1. Клавиша для просмотра результата визуализации –

1. F1;
2. F5;
3. F10;
4. F12.

Правильные ответы: 1-b,d,e; 2-a,c,e; 3-c; 4-a,c,d; 5-a; 6-c; 7-c; 8-d; 9-a; 10-d.

К концу 1-го года обучения дети должны

знать:

• основы 3D графики;
• основные принципы работы с 3D объектами;
• приемы использования текстур;
• знать и применять технику редактирования 3D объектов;
• знать основные этапы создания анимированных сцен и уметь применять их на практике;

уметь:

• создавать 3D объекты;
• использовать модификаторы при создании 3D объектов;
• преобразовывать объекты в разного рода поверхности;
• использовать основные методы моделирования;
• создавать и применять материалы;
• создавать анимацию методом ключевых кадров;
• использовать контроллеры анимации.

Навыки:

• работы в системе 3-хмерного моделирования Blender.

Основная цель 2-го года обучения: формирование навыков использования динамики, сложной и персонажной анимации и освещения при съемки сцены.

Задачи:

• познакомить с модулем персонажной анимации;
• научить создавать и редактировать системы частиц;
• освоить принципы освещения и правила их расстановки на сцене;
• получить навыки в создании видеоэффектов и съемке сцены.

Учебно-тематический план 2-го года обучения.

Содержание программы 2-го года обучения.

Тема 1. Вводное занятие. Повторение. (4 ч.)

Повторение основных принципов работы с 3D объектами. Создание простой сцены с использованием всех изученных методов моделирование. «Оживить» созданную сцену. Правила техники безопасности.

Тема 2. Анимация. (10 ч.)

Абсолютные и относительные ключи вершин. Решеточная анимация. Арматурный объект. Окно действия. Привязки. Арматура для конечностей и механизмов. Пространственные деформации.

Тема 3. Визуализация. (8 ч.)

Визуализация по частям. Панорамный рендеринг. Рендеринг анимации. Глубина резкости пространства. Подготовка работы для видео. Визуализация и использование Radiosity.

Тема 4. Физика в Blender. (12 ч.)

Эффект компоновки. Простые частицы. Интерактивные частицы. Эффект волны. Моделирование с помощью решеток. Мягкие тела. Эффекты объема.

Тема 5. Редактор последовательности. (6 ч.)

Редактор последовательности для изображения и звука. Задержка кадров. Плагины редактора последовательности.

Тема 6. Дополнения к Blender. (12 ч.)

Yafray как интегрированный внешний рендер. Типы ламп. Визуализация с помощью Yafray. Глобальное освещение. Свойства Yafray. Глубина фильтра. Трассировка лучей. Блики.

Методическое обеспечение

2-го года обучения

Приложение №1

Тема: Анимация.

Программное обеспечение: Blender.

Темы работ:

• капли дождя на зонте;
• улитка;
• фонтан;
• взрыв в коробке;
• галактика.

Приложение №2

Тема: Визуализация.

Программное обеспечение: Blender.

Приложение №3

Тема: Физика в Blender.

Программное обеспечение: Blender.

Приложение №4

Тема: Редактор последовательности.

Программное обеспечение: Blender.

Используя большинство встроенных возможностей редактора последовательности, сложите вместе несколько анимационных роликов, сделанных в Blender’е, чтобы получить интересные эффекты.

Приложение №5

Итоговый тест

для учащихся второго года обучения

секции «Трехмерное моделирование».

1. Представление анимации в виде кривых - графиков функции, где можно менять ход анимации путем изменения формы кривых:

1. диаграмма ключей;
2. редактор графов;
3. система координат;
4. ключевые кадры.

1. Представление ключей анимации в виде точек, которые могут быть легко скопированы или перемещены:

1. диаграмма ключей;
2. редактор графов;
3. система координат;
4. ключевые кадры.

1. С помощью какой клавиши создаются ключевые кадры анимации:

1. E;
2. I;
3. T;
4. B.

1. Какая система используется для анимации персонажей:

1. арматура;
2. движение;
3. вращение;
4. система мягких тел.

1. Система, которая используется для добавления эффектов к материалам и изображениям на этапе конечного вывода изображения:

1. вершины;
2. ключи;
3. ноды;
4. объекты.

1. Любой объект, являющийся местом для начала системы частиц, называется …

1. сеть;
2. эмиттер;
3. база;
4. коллектор.

1. Какой движок используется в Blender для симуляции различных процессов:

1. Force;
2. Curve;
3. Bullet;
4. Trace.

1. С помощью какого эффекта можно эмулировать поток частиц:

1. Cloth;
2. Fluid;
3. Smoke;
4. Soft body.

1. Как называется интегрированный движок визуализации в Blender:

1. Physics;
2. Render;
3. Yafray;
4. Key.

1. Какой язык программирования используется в Blender:

1. Python;
2. Pascal;
3. Basic;
4. Assembler.

Правильные ответы: 1-b, 2-a, 3-b, 4-a,5-c, 6-b, 7-c, 8-b, 9-c,10-a.

К концу 2-го года обучения дети должны

знать:

• основы создания мимики персонажа;
• приемы использования системы частиц;
• общие сведения об освещении;
• правила расстановки источников света в сцене;

уметь:

• применять пространственные деформации;
• создавать динамику объектов;
• правильно использовать источники света в сцене;
• визуализировать тени;
• создавать видеоэффекты.

Навыки:

• уметь работать с модулями динамики;
• уметь создавать собственную 3D сцену при помощи Blender.

Литература.

1. Прахов А.А. Blender. 3D-моделирование и анимация. Руководство для начинающих, - СПб.: 2009;
2. Хесс Р. Основы Blender. Руководство по 3D-моделированию с открытым кодом. 2008;
3. Хронистер Дж. Blender. Руководство начинающего пользователя (Blender Basics 2.6)/ 4-е издание;
4. Хронистер Дж. Осовы Blender. Учебное пособие/ 3-е издание.