РЕФЕРАТ. по направлению 080800 – Прикладная информатика

СОЗДАНИЕ ВИДЕОРОЛИКА НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ТЕМАТИКУ

С СОВМЕЩЕНИЕМ ВИДЕО И 3D АНИМАЦИИ

по направлению 080800 – Прикладная информатика

Выполнила

студентка гр. 4141.10 Т.А.Хургель

Научный руководитель

ст. преподаватель Н.А.Карпенко

Научный руководитель

ст. преподаватель В.Э.Янчус

Санкт-Петербург

РЕФЕРАТ

На 40 с., 12 рис., 1 табл., 6 схем

СОЗДАНИЕ ВИДЕОРОЛИКА НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ТЕМАТИКУ, РАЗРАБОТКА ЛИТЕРАТУРНОГО И РЕЖИССЕРСКОГО СЦЕНАРИЯ, РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ТРЕКИНГА, ТРЕХМЕРНАЯ АНИМАЦИЯ, ПОСТОБРАБОТКА ВИДЕОМАТЕРИАЛА, РАЗРАБОТКА МЕБЕЛИ ВИРТУАЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА.

Изучен процесс создания видеоролика, начиная от идеи, заканчивая итоговой реализацией. Изучены и использованы технологии создания современного кино: технология трекинга, технология зеленого экрана, трехмерная анимация, композитинг. Описана взаимосвязь между этапом процесса съемок и этапом дальнейшей компьютерной обработки. Описаны критерии, по которым связываются реальные и виртуальные среды между собой. Одним из критериев выступает соблюдение требований эргономики.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.. 7

1.1. Составление технического задания. 7

2. ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ. 9

2.1. Исследование аналогов. 9

2.1.1. Аналоги дизайнерского решения. 9

2.1.2. Аналоги развития сюжета.. 11

2.1.3.Аналоги технической реализации проекта.. 12

3. СОЗДАНИЕ ВИДЕОРОЛИКА.. 13

3.1. Средства реализации проекта. 13

3.1.1. Средства реализации технологии трекинга.. 13

3.1.2. Средства необходимые для создания виртуального пространства и 3d анимации.. 14

3.1.3. Средства реализации композитинга.. 18

3.2. Разработка концепции. 19

3.2.1. Разработка сценария. 19

3.2.2. Разработка режиссерского сценария. 21

3.2.3. Подход к созданию виртуальной среды для совмещения с видеоизображением.. 22

3.3. Трекинг. 25

3.3.1.Организация съемок для трекинга и постобработки.. 25

3.3.2.Реализация трекинга.. 28

3.4. Трехмерная анимация. 31

3.4.1. Ландшафтная анимация. 31

3.4.2.Анимация объектов виртуального пространства.. 34

3.5. Композитинг. 36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 39

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 40

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 41

ВВЕДЕНИЕ

Цель искусства – поучать, развлекая

Оскар Уайльд

Искусство наряду с тем, что играет огромную роль в передаче опыта человечества, в социализации граждан, будучи «учебником жизни», бытует преимущественно в сфере досуга людей, являясь для них отдыхом, развлечением. Кино – это тоже искусство, но если рассматривать его только как развлечение, то можно лишиться мощного инструмента формирования мировосприятия людей [1, с. 72]. Применительно к задачам использования искусства в социокультурной деятельности, перечислим наиболее важные функции искусства: познавательная, коммуникативная, эвристическая, воспитательная, социализирующая, социально-организаторская и просветительная. Для усвоения человеком социальных норм, поведенческих образцов и культурных ценностей, необходимых для его успешного и полноценного функционирования в обществе интересны последние четыре функции. Искусство предоставляет возможность узнать, понять и пережить то, что в реальной жизни человек не испытывал, над чем не задумывался, с чем не сталкивался. «Чужое», будучи прожитым, пережитым и освоенным с помощью искусства, больше не является для читателя или зрителя чем-то внешним, а становится его личным достоянием [4, с. 32, 33]. Перечисленный анализ функций искусства дан для того, чтобы более полно понять цель данной работы – создание видеоролика на экологическую тематику. Общая задача работы – раскрыть перед зрителями существующую проблему, предложить им иную модель поведения.

Благодаря современным технологиям людям становятся доступны новые возможности. Например, возможность читать и просматривать журналы в сети Интернет, у читателей теперь нет необходимости идти в магазин или журнальный киоск. Подтверждением этих мыслей может послужить выдержка из статьи: «Многие эксперты медиарынка давно предрекают гибель печатной прессы в ее первозданном виде. Совокупные тиражи газет и журналов во всем мире ежегодно снижаются, читатель уходит в интернет. И эта тенденция сохраняется. Чтобы выжить, издатели вынуждены постоянно осваивать инновационные технологии, в том числе создавать электронные версии печатных изданий» [11]. Это не только удобное, но и разумное решение, которое позволяет более рационально использовать бумагу, а соответственно экономить природные ресурсы. Но рассматривая этот вопрос, затрагивается еще очень важная проблема: независимо от новых технологий, в мире людей остаются незыблемые правила, традиции, культура поведения, на которые не влияет течение времени, например, чтение книги – это особая культура, книга требует к себе особого бережного обращения. Информация, заложенная в книге, не утрачивает своей ценности, она не периодична и несет в себе больший компенсационный[1], катарсический[2] и гедонистический[3] заряд, чем информация в журнале.

Для того чтобы раздвинуть привычные рамки реального, усилить производимый видеороликом эффект, в работе использовались современные компьютерные технологии. Цели данной работы:

1. Создать видеоролик на экологическую тематику.

2. Совместить видео и 3d анимацию в целостный продукт.

3. Разработать дизайн предметной среды виртуального пространства.

Задачи:

1. Исследовать аналоги.

2. Сформировать концепцию видеоролика, соответствующего экологической направленности, написать сценарий.

3. Использовать технологию реконструкции камеры (сцены).

4. Использовать 3d анимацию для реализации пространственных трансформаций и визуальных эффектов.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.1. Составление технического задания

Итоговый видеоролик должен быть объединен единым сюжетом. Для него должен быть разработан режиссерский сценарий, раскадровка. Видеоролик должен представлять собой логически оформленный готовый продукт.

При работе над сюжетом видеоролика, были поставлены следующие цели и задачи:

1. Обозначить проблему нерационального использования природных ресурсов.

2. Привлечь внимание зрителей к этой проблеме.

3. Заинтересовать молодое поколение.

Требования к технической реализации видеоролика:

- использование технологии трекинга, технологии реконструкции камеры (сцены), трехмерной анимации;

- совмещение видеоперсонажа с созданным трехмерным пространством (сохранение эффекта присутствия в виртуальной среде).

Техническое задание на создание виртуального пространства:

- разработать виртуальное пространство, его наполнение и трехмерную анимацию для дальнейшего соединения с видеоматериалом;

- разработать раскадровку и сценарий с учетом возможностей их дальнейшей технической реализации;

- обозначить необходимые эргономические требования к предметному наполнению виртуального пространства, раскрыть их значимость;

- разработать анимацию с учетом её дальнейшего соединения с видеоматериалом, важно учесть тени, освещение, траекторию движения движущихся объектов.

Требования к виртуальному пространству и его наполнению:

- масштабность по отношению к человеку;

- соответствие требованиям эргономики;

- продуманность освещения, падающих теней;

- приближенность к реальной действительности.

Техническое задание на подготовку съемочной площадки для съемочного процесса:

- изучить технологию трекинга и реконструкции камеры (сцены);

- разработать режиссерский сценарий, в котором будут учитываться положение маркеров и камер, а также перемещение и действия актера в кадре;

- учесть ключевые моменты (одежда актера, свет, тени, цвета, использованные в одежде и объектах), касающиеся постобработки отснятого видеоматериала, в который входит кеинг, цветокоррекция, создание теней.

Требования к съемочной площадке:

- наличие зеленого рир-экрана[4] для реализации технологии «зеленого экрана»[5];

- наличие трех камер, снимающих в формате Full HD[6] с частотой кадров 25 fps[7];

- наличие маркеров, контрастных по отношению к фону (разрезанные пополам теннисные шары белого и оранжевого цвета);

- два стула общего назначения;

- три штатива: два статичных, один подвижный;

- лампы для освещения съемочной площадки в количестве пяти штук и общий свет.

2. ПРЕДПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ

2.1. Исследование аналогов

2.1.1. Аналоги дизайнерского решения

Разработка трехмерного виртуального пространства требует решения многих задач. При работе с натурой, многие объекты, явления, свет представляют собой уже готовые данные, имея которые можно продумывать дальнейшую работу с ними. Когда речь заходит о виртуальности, при условии создания реальной действительности окружающего пространства, необходимо воссоздавать многие данные, то есть воссоздавать действительность. Опыт других авторов в этом случае незаменим. Рассмотрим видеоролик Алекса Романа (настоящее имя Джорж Сева) «The Third & The Seventh» (прил.1). Смысл видеоролика – раскрыть красоту архитектурных объектов и форм. Автор нашел много приемов и находок, благодаря которым можно раскрыть и показать статичную архитектуру. Автор виртуозно использует все возможности трехмерного редактора и постобработки для создания эффектных кадров и создания иллюзии реального существования смоделированного пространства. В этом ему помогает естественное освещение, воссозданное при помощи трехмерного визуализатора, соблюдение масштаба. Для «правильного» восприятия масштаба пространства, он включает в ролик человека, таким образом, мы можем с точностью определить пропорции пространства, в котором разворачивается действие.

Автор активно использует фактуру материалов. Он сам отмечает: «К естественности материалов в проекте необходимо подходить с самого начала, независимо от того какой это материал, в чистоте объект находиться только первый день. Думаю у людей излишняя одержимость чистотой материалов и единообразия».

Таким образом, при рассмотрении данного аналога, важно было обратить внимание на следующие ключевые моменты:

- подчинение замысла ролика раскрытию красоты архитектурных объектов и форм;

- приближенность к реальности, уход от абстракции;

- сохранение эффекта присутствия в виртуальной среде;

- эффект реального существования персонажа в пространстве.

На примере данного аналога были учтены составляющие, благодаря которым можно воссоздать реальность, эффект присутствия человека в виртуальном пространстве, а именно освещение, масштаб, пропорции.

Следующий аналог ролик Макото Ябуки «As One» обращает внимание зрителей на трехмерные объекты, а именно на их существование в среде, их трансформации, возможности управления ими, использование их для раскрытия замысла видеоролика (прил.1).

Автор активно использует различные способы формообразования. Созданные им абстрактные объекты многократно преобразовываются, раскрывая всю сложность и многообразие свое структуры. Объекты как абстрактные, так и образные (например, многогранники, напоминающие медузу т.д.). Для образования структуры аниматор использует как разбиение (декомпозицию) сложного объекта, так и соединение простых геометрических фигур – неких модулей в единое целое.

В своей работе автор стремился придерживаться в построении кадра в одних случаях симметричной композиции, в других динамичной: оставляя некое пространство для дальнейшего развития сюжета. Движение анимированных объектов в разных направлениях: по диагонали снизу вверх, и наоборот, сверху вниз, - дает нам почувствовать ощущение глубины пространства, разбивает пространство на несколько планов, вносит динамику.

Данный аналог был рассмотрен со следующих точек зрения:

- 3d анимация;

- дизайнерское решение преобразований трехмерных объектов;

- разработка художественной концепции ролика;

- композиционное решение и художественное качество каждого кадра.

В этом видеоролике внимание было направлено на эстетический, стилистический подход автора к формообразованию, лаконичность композиционного решения. Этот аналог был рассмотрен, как пример, который находится на тонкой грани реальности и абстракции.

2.1.2. Аналоги развития сюжета

Идея и сюжет видеоролика – это первое, что разрабатывается перед непосредственной работой над проектом. Это основа, которой подчинена вся дальнейшая работа. Для анализа возможного развития сюжета был выбран видеоролик «Snow Globe», созданный для движения Keep Australia Beautiful Week 2007 (прил.1). Это движение призывает граждан Австралии в течение заранее выбранной недели делать добрые дела для нашей планеты, их призыв: «Сохраняй планету, не выходя из дома». Например, они призывают использовать энергосберегающие лампы, вместо обычных, по их подсчетам люди, пользуясь энергосберегающими лампами в течение недели, не дают загрязнять воздух 200 тысячам машин, а также берегут энергию для 100 тысячи домов. Созданный ими видеоролик показывает природные катаклизмы, к которым может привести неразумное использование электричества.

Условно видеоролик можно разделить на две части. В первой части показано отрицательное влияние использования обычных ламп. Во второй части видеоролика зрителю предлагают использовать энергосберегающие лампы. При рассмотрении этого аналога, были учтены на следующие моменты:

- сценарий и концепция ролика предлагают зрителю совершить выбор;

- выбор эффективных средств для визуализации существующей проблемы (лампочка как зеркало проблемы).

На этапе разработки сценария и концепции дипломной работы этот аналог послужил в качестве примера, который побуждает зрителя изменить свое отношение к существующей проблеме.

2.1.3.Аналоги технической реализации проекта

Современные технологии открывают огромный спектр возможностей, одной из которых является цифровой композитинг[8]. Самый частый и известный пример композитинга — это кеинг, совмещение плана, снятого на специальном одноцветном фоне (рир-экран) с искусственно созданным либо отдельно снятым фоном и дополнительными элементами. Техника зеленого экрана активно используется в кинематографе. В качестве яркого примера можно привести видеоролик «Give Earth a Hand» организации Greenpeace (прил.1). Для того чтобы создать «море рук», авторы использовали технологию зеленого экрана.

В данной работе технология зеленого экрана будет использована для совмещения видео с изображениями, полученными после реализации технологии трекинга и 3d анимации.

3. СОЗДАНИЕ ВИДЕОРОЛИКА

3.1. Средства реализации проекта

3.1.1. Средства реализации технологии трекинга

Трекинг (англ. tracking – «отслеживание») – математический расчет положения точки в кадре на основе видеоматериала. При помощи трекинга можно производить реконструкцию сцены (камеры) – восстановление геометрических параметров сцены и камеры, которая снимает эту сцену. Это необходимо для того, чтобы, снимаемый предмет или человек после обработки в программе, использующей технологию трекинга, мог бы перемещаться в созданной виртуальной среде.

Технология трекинга определяет позиции и ориентации реального объекта (например, руки, головы или специального устройства) в виртуальной среде с помощью, как правило, трех координат его расположения (x, y, z) и трех углов, задающих его ориентацию в пространстве. Определение позиции и ориентации реального объекта в пространстве определяется при помощи специальных датчиков и маркеров.

Трекинг может быть:

- двухмерный – определение движения точки в двухмерном кадре (равноудаленное движение от камеры);

- трехмерный – определение пространственного движения точки в снимаемой сцене.

Основная задача алгоритма трекинга – это последовательный анализ кадров видео для оценки параметров движения. Эти параметры характеризуют положение целевого объекта.

На рынке программного обеспечения существует несколько программ, реализующих технологию трекинга. Одной из самых популярных и заслуживающих внимание является программа Movimento компании REALVIZ. Movimento позволяет фиксировать движение любых нетвердых объектов, используя для этого синхронизированные изображения. Возможности программы могут быть применены в различных сферах, начиная от специальных эффектов, заканчивая биомеханическими исследованиями. Процесс съемок для последующей программной обработки может происходить как при дневном, так и искусственном свете, а также не требует особого оборудования на сцене.

Movimento необходимо как минимум две камеры, которые могут быть как фиксированными, так подвижными. Программа допускает любую частоту кадров и их разрешения, но лучше всего использовать как можно более высокое разрешение для более корректной работы программы. В данной работе использовалась частота кадров 25 fps (25 кадров в секунду) и разрешение Full HD, которое составляет 1920x1080 пикселей с соотношением сторон 16: 9. Данные о захвате движения и/или реконструкции камеры, полученные в программе Movimento, могут быть экспортированы в следующие 3d редакторы 3ds Max, Autodesk MotionBuilder, Maya и Softimage|XSI для дальнейших манипуляций. Пользовательские вычисления экспортируется при помощи сценариев (Python, Perl, TCL / TK).

3.1.2. Средства необходимые для создания виртуального пространства и 3d анимации