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0. 課程導覽 : BLENDER 與 3D 動畫簡介 主題 1 : 動畫的歷史

0. 課程導覽 : BLENDER 與 3D 動畫簡介 主題 1 : 動畫的歷史. Thaumatrope - 1825. Round board with a cage on one side and a bird on the other. A piece of string is attached to each edge. When the disc is spun the bird appears to be inside the cage. Phenakistiscope - 1832.

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0. 課程導覽 : BLENDER 與 3D 動畫簡介 主題 1 : 動畫的歷史

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  1. 0. 課程導覽 : BLENDER 與 3D 動畫簡介主題 1 : 動畫的歷史

  2. Thaumatrope - 1825 • Round board with a cage on one side and a bird on the other. A piece of string is attached to each edge. When the disc is spun the bird appears to be inside the cage 2

  3. Phenakistiscope - 1832 • Disc with images drawn in sequential order around its surface. Above each image is a slit. The user holds the disc up to a mirror with the image facing the mirror. The user spins the disc and look through the slit at the image in the mirror. Since slit is narrow each image is only seen in a single position. 'optimal' number of fframes per second found to be 16. 3

  4. Zeotrope - 1834 • (Daedalum - Wheel of the Devil - Wheel of Life) 4

  5. Kineograph (flipbook) - 1868 • Set of sequential drawings bound together as a book. User looks at the pages while flipping through them. • wikipedia entry: http://en.wikipedia.org/wiki/Flip-book 5

  6. Praxinoscope - 1877 • Band of pictures is placed inside an outer cylinder. Each picture is reflected by a set of flat mirrors on the inner cylinder. The number of mirrors is equal to the number of pictures. The user looks down into the device at the mirrors. When the cylinder rotates, the reflected pictures gives the illusion of motion. Brighter, clearer image than Zeotrope. If you want to see a simple version of one of these, go to the Life Over Time exhibit at the Field Museum 6

  7. Zoopraxiscope - 1877 • Eadweard Muybridge 7 7 陳鍾誠 - 2014/8/20

  8. Mutoscope – 1895 • Mechanized version of the flipbook

  9. The Movies and Cell Animation • First animated cartoon - 1906 - J. Stuart Blackton • First use of translucent cells (celluloid) - 1910 - John Bray • Out of Bray's studio: • multiple layers of cells • using greyscale drawings • using pegs/peg holes to align the layers (registration) • color in 1920 • people like Max Fleischer (Betty Boop. Superman), Walkter Lantz (Woody Woodpecker) 9

  10. 素描與上色 10

  11. 搭配背景 11

  12. Rotoscoping - 1915 • trace live action images to create individual animation trames 12

  13. Walt Disney and associates • storyboards to review story • pencil drawings to review motion • multi-plane camera stand - instead of laying the cells directly onto the backdrop, place each element on a separate plane. Each plane can move independantly from the others and the camera. Can create the illusion of depth, zooming, motion blur • sound - Steamboat Willie with Ub Iwerks - 1928 (though Max Fleisher did sound in 1924 in Oh! Mabel) • two-strip technicolour - Ub Iwerks - Fiddlesticks - 1930 • three-strip technicolour - Flowers and Trees - 1932 • stereo sound - Fantasia - 1940 13

  14. Computer Animation • University of Utah, Ohio State University, Cornell, North Carolina State pioneered the field in the 60s and early 70s. • Large numbers of people would begin to see computer animation in the mid to late 70s at the movies. 14

  15. 星際大戰 (Star Wars) – 1977 - vector graphics • Rebel Pilots trench briefing done with computer graphics created here at EVL (then called the Circle Graphics Habitat) at the University of Illinois at Chicago Circle by Larry Cuba. 15

  16. 電子世界爭霸戰 (Tron) - 1982 - coloured, shaded graphics 16

  17. 星艦迷航記 (Star Trek) II - 1983 • particle system for the Genesis Effect 17

  18. 無底洞 (Abyss) - 1989 • realistic natural object (water) moving in an unrealistic way - water tentacle) 18

  19. 侏儸紀公園 (Jurassic Park) - 1993 • - back to animating dinosaurs but now with CG 19

  20. 玩具總動員 (Toy Story) - 1995 • - first full length computer animation feature 20

  21. 龍捲風 (Twister) - 1996 • - lots of particles 21

  22. 鐵達尼號 (Titanic) - 1997 • - Computer generated people in the background 22

  23. 星際大戰首部曲 (Star Wars) I • - the Phantom Menace - 1999 - computer generated jar jar and yoda and others. We should see more of this in the later Star Wars prequels,  and with Gollum in the Lord of the Rings films. Computer generated stunt people would be used for action scenes in films like Spiderman. 23

  24. 太空戰士 (Final Fantasy) : • The Spirits Within - 2001 - fairly realistic looking human characters, and by 2005 with Final Fantasy: Advent Children even more realistic looking human characters, and by 2007 there was Beowulf with even more realistic looking characters 24

  25. 魔戒 (Lord of the Rings) : • Fellowship of the Ring - 2001 - lots and lots and lots of CG people fighting, which would be further enhanced in the Two Towers and the Return of the King. 25

  26. Timeline • http://www.evl.uic.edu/aej/527/ • http://www.evl.uic.edu/aej/527/lecture03.html • http://www.evl.uic.edu/aej/527/lecture03.html • http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_CGI_in_film_and_television 26

  27. 資料來源 • http://www.evl.uic.edu/aej/527/lecture01.html 27

  28. 0. 課程導覽 : BLENDER 與 3D 動畫簡介主題 3 : 3D 動畫的基本概念

  29. CG • 三維計算機圖形（3D computer graphics）是計算機和特殊三維軟體幫助下創造的藝術作品。一般來講，該術語可指代創造這些圖形的過程，或者三維計算機圖形技術的研究領域，及其相關技術。 • http://en.wikipedia.org/wiki/3D_computer_graphics • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E4%B8%89%E7%BB%B4%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E5%9B%BE%E5%BD%A2%E5%AD%A6&variant=zh-tw 29

  30. Computer games • 電腦遊戲（Personal computer games, Computer games 或 PC games）是指在電子計算機（即「電腦」）上運行的遊戲軟體。是一種具有娛樂功能的電腦軟體。電腦遊戲產業與電腦硬體、電腦軟體、網際網路的發展聯繫甚密。有人認為，電子遊戲也是一門藝術，稱之為「第九藝術」。因為電腦遊戲為遊戲參與者提供了一個虛擬的空間，從一定程度上讓人可以擺脫現實世界中的自我，在另一個世界中扮演真實世界中扮演不了的角色，遊戲給了人們很多體驗和感受。 • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E9%9B%BB%E8%85%A6%E9%81%8A%E6%88%B2&variant=zh-tw 30

  31. computer animation • 計算機動畫（computer animation）是通過使用計算機製作動畫的藝術。它是計算機圖形學和動畫的子領域。它越來越多的借助於三維計算機圖形學，雖然二維計算機圖形學仍然被廣泛使用著。有時動畫最後使用的地方就是計算機本身，有時候則是另外的媒體，譬如電影。 • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E5%8A%A8%E7%94%BB&variant=zh-tw 31

  32. 3D Computer Graphics Software • http://en.wikipedia.org/wiki/3D_computer_graphics_software 32

  33. Shading • Shading refers to depicting depth in 3D models or illustrations by varying levels of darkness. • 濃淡處理是用較大壓力在紙上繪製較深顏色、用較小壓力繪製較淺顏色從而表示不同明暗程度的過程。有許多不同的濃淡處理技術，其中交叉影線是用不同距離互相垂直的網格線繪製不同區域的濃淡。影線距離越近，所繪製區域越暗；相反，距離越遠，所繪製區域越亮。這個術語近來用來泛指使用濃淡工具的場合。 • http://en.wikipedia.org/wiki/Shading • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E6%B5%93%E6%B7%A1%E5%A4%84%E7%90%86&variant=zh-tw 33

  34. Reflection (physics) • 波從一個介質進入另一個介質時，其傳播方向突然改變而回到其來源的介質，這種現象稱為反射。波被反射時會遵從反射定律，即反射角等於其入射角。光線進入時反射的角度必與光線進入的角度相等。 34

  35. Transparency • 透明 • 在光學里，透明是允許光穿透的屬性。透明材料可以被透視；即，它們允許明晰的圖像穿過。相反的屬性被稱為不透明性。半透明材料只允許光散射穿透，即為，材料會扭曲圖像。也被稱為透明度，一個在礦物學中常用的術語。 • http://en.wikipedia.org/wiki/Transparency_(optics) • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E9%80%8F%E6%98%8E&variant=zh-tw 35

  36. Video Card • 顯示介面卡（Video card，Graphics card），又稱為顯示適配器（video adapter），香港與台灣簡稱為顯示卡，是個人電腦最基本組成部分之一。顯示卡的用途是將計算機系統所需要的顯示信息進行轉換驅動顯示器，並向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個人電腦主板的重要元件，是「人機對話」的重要設備之一。 • http://en.wikipedia.org/wiki/Video_card • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E6%98%BE%E5%8D%A1&variant=zh-tw 36

  37. GPU • 圖形處理器（Graphic Processing Unit，簡寫為GPU），是一種專門用來處理影像顯示相關運算的微處理器。GPU是NVIDIA公司在發布GeForce 256圖形處理晶片時首先提出的概念，在此之前，電腦中處理影像輸出的顯示晶片，通常很少被視為是一個獨立的運算單元。而對手ATI亦提出VPU（Video Processing Unit)概念。GPU使顯示卡減少了對CPU的依賴，並分擔了部分原本是由CPU所擔當的工作，尤其是在進行3D圖形處理時，功效更加明顯。GPU所採用的核心技術有硬體座標轉換與光源（T&L）、立方環境材質貼圖和頂點混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等。 • http://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_processing_unit • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=GPU&variant=zh-tw 37

  38. VRML v.s X3D • VRML是一種專為WWW(萬維網)而設計的三維圖像置標語言。全稱是虛擬現實建模語言，是由 VRML 協會設計的。VRML 標準中既定義了描述三維模型的編碼格式，也定義了描述交互或腳本的編碼及行為模式。VRML 協會現已更名為 Web3D聯盟，VRML 標準現在也已經升級為 X3D 標準。 • http://en.wikipedia.org/wiki/VRML • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=VRML&variant=zh-tw 38

  39. Distance fog • 距離模糊是三維計算機圖形學中用來增強距離深度感的一項技術。 • 由於圖形環境中的許多形狀相對來說比較簡單，並且難於渲染複雜的陰影，所以許多圖形處理引擎都使用了「模糊」梯度，距離照相機越遠的物體漸進地被霧化而變得模糊。它的原理是由於光的繞射效應，距離越遠的物體看起來越模糊，尤其是在戶外環境中更是這樣。 • http://en.wikipedia.org/wiki/Distance_fog • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E8%B7%9D%E7%A6%BB%E6%A8%A1%E7%B3%8A&variant=zh-tw 39

  40. Subdivision surface • 子分曲面 • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%AD%90%E5%88%86%E6%9B%B2%E9%9D%A2&variant=zh-tw 40

  41. CSG • 構造實體幾何（英文為 Constructive solid geometry，縮寫為 CSG） 41

  42. Ray Tracing • 光線跟蹤（en:Ray tracing）來自於幾何光學的一項通用技術，它通過跟蹤與光學表面發生交互作用的光線從而得到光線經過路徑的模型。它用於光學系統設計，如照相機鏡頭、顯微鏡、望遠鏡以及雙目鏡等。這個術語也用於表示三維計算機圖形學中的特殊渲染演算法，跟蹤從眼睛發出的光線而不是光源發出的光線，通過這樣一項技術生成編排好的場景的數學模型顯現出來。這樣得到的結果類似於光線投射與掃描線渲染方法的結果，但是這種方法有更好的光學效果，例如對於反射與折射有更準確的模擬效果，並且效率非常高，所以當追求這樣高質量結果時候經常使用這種方法。 42

  43. POV-Ray • POV-Ray，全名是Persistence of Vision Raytracer，是一個使用光線跟蹤繪製三維圖像的開放原始碼免費軟體。運行POV腳本語言。它是基於DKBTrace來開發的, DKBTrace是由 David Kirk Buck和 Aaron A. Collins編寫在 Amiga上的. POV-ray早期也受到了Polyray raytracer 作者 Alexander Enzmann 的幫助。很多漂亮的圖片就是由POV-ray來製作的。 • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=POV-Ray&variant=zh-tw 43

  44. Radiosity • 輻射著色（Radiosity）是一種全局光照演算法，用於三維計算機圖形學繪製。和傾向於只在一個表面上模擬一次光的反射的直接光照演算法(例如光線跟蹤)不同，象輻射著色這樣的全局光照演算法模擬光在一個場景里的多次反射，通常會導致更柔和更自然的影子和反射。 44

  45. Particle system • 粒子系統（en:particle system）表示三維計算機圖形學中模擬一些特定的模糊現象的技術，而這些現象用其它傳統的渲染技術難以實現的真實感的 game physics。經常使用粒子系統模擬的現象有火、爆炸、煙、水流、火花、落葉、雲、霧、雪、塵、流星尾跡或者象發光軌跡這樣的抽象視覺效果等等。 • 參考 • http://en.wikipedia.org/wiki/Particle_system • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E7%B2%92%E5%AD%90%E7%B3%BB%E7%BB%9F&variant=zh-tw 45

  46. Texture Mapping • 在計算機圖形學中，紋理映射(texture mapping)把存儲在內存里的點陣圖包裹到3D渲染物體的表面。紋理給物體提供了豐富的細節，用簡單的方式模擬出了複雜的外觀。一個圖像（紋理）被貼(映射)到場景中的一個簡單形體上，就像印花貼到一個平面上一樣。這大大減少了在場景中製作形體和紋理的計算量。例如，可以建立一個球並把臉的紋理貼上去，這樣就不用處理鼻子和眼睛的形狀了。 • http://en.wikipedia.org/wiki/Texture_mapping • http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%B9%E7%90%86%E6%98%A0%E5%B0%84 46

  47. UV mapping • UV mapping is a 3D modeling process of making a 2D image representing a 3D model. The map transforms the 3D object onto an image known as a texture. In contrast to "X", "Y" and "Z", which are the coordinates for the original 3D object in the modeling space, "U" and "V" are the coordinates of the transformed object. This creates the effect of painting the image onto the surface of the 3D object. • http://en.wikipedia.org/wiki/UV_mapping 47

  48. bump mapping • 凸凹紋理映射（bump mapping），又稱為皺面貼圖，是一項計算機圖形學技術，在這項技術中每個待渲染的像素在計算照明之前都要加上一個從高度圖中找到的擾動。這樣得到的結果表面表現更加豐富、細緻，更加接近物體在自然界本身的模樣。法向映射是一項常用的凸凹紋理映射技術，另外還有許多其它的實現技術，如視差映射等等。 • 參考 • http://en.wikipedia.org/wiki/Bump_mapping • http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%87%B8%E5%87%B9%E7%BA%B9%E7%90%86%E6%98%A0%E5%B0%84&variant=zh-tw 48

  49. 3D Rendering • 渲染（Render）是用軟體從模型生成圖像的過程。模型是用嚴格定義的語言或者資料結構對於三維物體的描述，它包括幾何、視點、紋理以及照明信息。圖像是數字圖像或者點陣圖圖像。渲染這個術語類似於「藝術家對於場景的渲染」。另外渲染也用於描述計算視頻編輯文件中的效果以生成最終視頻輸出的過程。 • http://en.wikipedia.org/wiki/3D_rendering 49

  50. Boolean Operation 50

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