Transcript 電腦繪圖與虛擬實境
回主目錄 1.電腦繪圖 2.電腦動畫 3虛擬實境 回主目錄 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 2 電腦繪圖 向量式電腦繪圖工具 點陣式電腦繪圖工具 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 3 電腦繪圖與虛擬實境 • 設計圖形物件的視覺表現在早期是 以手繪圖呈現，然而以往手繪圖的 方式根本無法滿足現今用圖的數量 與速度，因此非改採電腦繪圖的路 線不可。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 4 電腦繪圖 • 電腦螢幕是由許多細小的點所組成， 這一個個小點稱之為像素(Pixel)，基 本的電腦繪圖就是透過繪圖軟體在 不同位置的像素上填入各種不同的 顏色，組合形成各個不同的影像或 圖片。 • 電腦繪圖軟體可分為 – 點陣式 – 向量式 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 5 電腦繪圖 • 點陣式繪圖是用一個一個色點即像素來組 成圖形。 – 以點為單位，圖形放大或旋轉後容易失真， 例如：圖形放大後會產生鋸齒狀。 • 向量式圖形所佔用的儲存空間與使用圖形 元素的個數有密切關係，使用元素越多越 佔記憶空間，但不因圖形所佔畫面空間大 亦即像素所佔空間多，而需要較多的記憶 體。 – 向量式圖形放大或旋轉則沒有失真的問題， 但向量式圖形卻較不容易表示精緻的影像圖 形。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 6 電腦繪圖 • 點陣式與向量式繪圖兩者主要差異 – 繪圖原理不同 – 儲存容量不同 – 輸出品質不同 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 7 向量式電腦繪圖工具 • 常見的向量式電腦繪圖軟體 – Illustrator是目前業界向量式繪圖軟體 的標準，最適合建立複雜的藝術作品或 技術圖解，不但有強大的圖形處理功能， 還支援所有主要的圖像格式，與其他 Adobe的軟體擁有最好的整合性。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 8 向量式電腦繪圖工具 • 常見的向量式電腦繪圖軟體 Illustrator CS 的使用者畫面 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 9 向量式電腦繪圖工具 • CorelDRAW – 一直都是最出色的向量繪圖軟體，而且兼具 繪圖、影像處理、排版等多種功能，可說是 一套全方位的商用繪圖軟體。 – CorelDRAW 12.0版是為一套完整的向量式電 腦繪圖套裝軟體，提供多套支援的應用程式 以方便CorelDRAW的使用者使用，其支援的 主要應用程式包括: • • • • Corel Capture12：螢幕畫面擷取程式。 Corel PHOTO-PAINT 12：點陣圖影像編輯應用程式 Corel R.A.V.E 3.0：類似 Flash 的向量動畫軟體 Corel TRACE 12.0：可將點陣圖影像轉成向量圖的 應用程式 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 10 向量式電腦繪圖工具 • Microsoft Visio提供商業人士視覺化 圖表解決方案，協助人們將想法、 資訊、與系統透過視覺化的方式傳 達的繪圖方案。 – 使用者可透過Microsoft Visio簡單的圖 表，如流程圖、時刻表與日曆、組織圖、 區塊圖表、銷售與行銷圖表、方向地圖 與辦公室配置等來表達複雜的概念，讓 他們可以定義和說明工作的內容，這比 使用文字和數字來溝通更加有效率。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 11 點陣式電腦繪圖工具 • Adobe Photoshop是一套受到許多人喜愛的高階 影像處理軟體，在麥金塔Mac電腦或一般個人電 腦平台上都有優秀的表現，影像處理軟體可以合 成不同影像，或是對影像作不同的特殊效果。 Adobe Photoshop 的使用者畫面 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 12 點陣式電腦繪圖工具 • PhotoImpact則是比較適合中階或初階的使用者使 用，雖然無法與Photoshop相提並論，但由於有提 供豐富的圖形特效及圖庫，對於名片及卡片的製 作、海報設計、網頁背景或按鈕的製作都有很好 的表現，極為方便，使用者介面也操作容易。 PhotoImpact提供相當豐富的圖形特效 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 13 電腦動畫 2D動畫製作 3D動畫製作 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 14 電腦動畫 • 電腦動畫是現今普遍流行的資訊產 品，尤其在網路更為廣泛應用與流 傳，幾乎每個網站都會有動畫影片 提供瀏覽與下載，許多企業公司也 都會以動畫介紹公司產品，並具有 與顧客或使用者之互動功能，顧客 可以做選擇來觀看獲得產品的資訊， 如豐田汽車公司，甚至可以透過動 畫與顧客共同設計產品。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 15 電腦動畫 • 電腦動畫是由許多一張張按照順序 連續播放的影像或圖形所組成，在 電腦動畫中我們稱這些一張張的影 像或圖形為Frames，亦即“視框”。 • 動畫製作領域可區分為2D動畫製作 與3D動畫製作 。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 16 2D動畫製作 • 網路上常見的2D動畫類型有兩種 – GIF圖形交換模式動畫 – Flash動畫 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 17 2D動畫製作 • 常見的2D動畫製作軟體: – Adobe ImageReady是Photoshop的孿生 兄弟，隨附Adobe Photoshop產品中， 支援Photoshop編修好的影像、圖層。 是用來製作簡易GIF動畫的軟體，適合 用在廣告Banner。 – Ulead GIF Animator 堪稱箇中的佼佼者， 是製作 GIF 動畫工具中，功能強大、 操作使用容易的動畫，Ulead GIF Animator隨附在Ulead PhotoImpact下。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 18 2D動畫製作 – Flash是結合了流程控制與向量式繪圖工具的 網頁製作軟體(圖25-7) 畫面具有高畫質且檔案 小的優點，其所設計出來的動畫檔案雖然不 大卻可以包含很多特殊效果。 Macromedia Flash的使用者設計介面及預覽 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 19 3D動畫製作 • 3D立體動畫的製作也是動畫製作很 重要的一個領域，雖然Illustrator 或 Flash可以模擬表現3D立體的效果， 但實際上仍為2D繪圖軟體，利用明 亮度或線條等其他方法來製作模擬 類似3D立體的效果的2D影像，這類 繪圖軟體並不能真正的表現出3D物 件或場景 。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 20 3D動畫製作 • 3D物件或場景是可以隨時轉換成不同角 度或面向的顯示並需要做大量數學運算。 • 3D立體動畫製作軟體所需要的硬體資源 (如CPU處理速度、記憶體容量甚至高階 顯示卡)都比2D動畫製作軟體高出許多 。 • 3D電腦繪圖技術持續的演進下，新興的 繪圖理論與演算法的提出，立體模型由線 架構演進到面架構而呈現出一具實體的模 型，同時亦可貼上材質、定義所具有的屬 性如質量等，呈現出更真實的三維實體模 型(solid model)。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 21 3D動畫製作 • 常見的3D動畫製作軟體有Discreet公 司發行的3DS MAX、Alias Wavefront公 司 的 Maya 以 及 SoftImage 公 司 的 SoftImage / XSI等。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 22 3D動畫製作 • 3DS MAX – 3DS MAX可以說是世界上最廣泛運用在專業 3D建模、動畫與彩現的工作上，提供頂級專 業的3D動畫製作工具軟體，3DS MAX可創建 吸引觀賞者注意的特效或遊戲以及製作出尖 端的形象化設計。 – 建築設計、室內設計模擬、虛擬實境場景的 設計、電影3D場景特效以及廣告動畫應等用 幾乎都少不了3DS MAX 。 – 亦可建構虛擬的人物或動物等動態物件，例 如:建構一虛擬人物並輸入設定其移動軌跡座 標，就可以製作出一活靈活現的人物動畫。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 23 3D動畫製作 • Maya – 知名度不亞於3DS MAX的3D動畫工具軟體， 知名電影如駭客任務、星際大戰首部曲、透 明人、一家之鼠、天搖地動、神鬼戰士等等， 都是利用Maya製作動畫特效。 – 隨著Mac OS X新一代先進作業系統的誕生， Maya (Aliaswavefront)這套強大的高階3D動畫 及特效軟體也正式在Mac平台上現身，不僅提 供Mac User教父級的3D動畫工具，也確立了 Power Mac在電影工業的專業領域上是一個具 有優勢的3D動畫工作平台的地位。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 24 3D動畫製作 利用MAYA動畫軟體所製作之電視廣告 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 25 3D動畫製作 • Avid Softimage/XSI – 與Alias/wavefront Maya同為電影級的 另一套超強3D動畫工具，也在國際間 享有盛名，也同樣擁有許多著名的電影 作品如侏儸紀公園，神隱少女，蟲蟲危 機，紅磨坊，少林足球....到最近的魔蠍 大帝，魔戒等電影。 – 與軟體Softimage/Behavior搭配下更可創 造出氣勢磅礡的場景特效，在魔戒電影 中動畫設計師只設計製作約幾十個獸人 模型，再利用Softimage/Behavior即造就 出獸人百萬大軍的場景。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 26 3D動畫製作 • 3D動畫製作軟體對於好萊塢大手筆 製作的電影特效以及迪斯奈製作的 卡通動畫電影可以說是功不可沒， 在這些3D動畫製作軟體的輔助下， 演員不必親身或利用替身拍攝危險 或根本作不到的動作行為，所作出 來的聲光特效也能極具滿足觀眾需 求，而為電影事業達到另一巔峰。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 27 虛擬實境 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 28 虛擬實境 • 虛擬實境(Virtual Reality)是3D繪圖的進階， 虛擬實境可以將觀看者融入電腦模擬的環 境中，彷彿自己是虛擬環境中的一個物件 角色，並與虛擬環境中的其他物件角色產 生互動。 • 虛擬實境技術日益成熟，利用該技術從事 工程設計的應用也逐漸發展，其虛擬實境 技術的應用領域也愈益廣泛，涵蓋教育訓 練、設計、醫療、製造及娛樂等方面 。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 29 虛擬實境 • 知名的汽車製造商福斯(Volkswagen) 公司，掀起汽車虛擬科技新革命， 設立兩座獨特的虛擬視覺設計中心， 在這虛擬視覺設計系統來自下 Volkswagen各部門的研究人員、設計 師以及工程師齊聚一堂，以虛擬的 三度空間來完成工作，完全不需要 碰觸到任何一片金屬，使得新車研 發的過程更具效率，並且降低可觀 的成本與時間花費。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 30 虛擬實境 • 某些虛擬實境的製作並不需透過感應頭盔 或感應手套等設備，而是利用3D動畫、 3D立體圖像或活動的全景照片來模擬虛 擬實境 。 • 大部份虛擬實境應用在電腦遊戲、飛行員 模擬飛行、軍事模擬訓練或導覽系統上。 例如日本Sony公司開發的衛星導航系統 (GPS)，系統的導航地圖是3D圖像 ，而非 一般傳統2D地圖，3D地圖的場景設計與 實際的景象一模一樣，這樣的導引設計提 供使用者對道路的高度辨識能力，不容易 迷路。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 31 虛擬實境 GPS 衛星導航系統之3 D地圖 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 32 虛擬實境 • VRML(Virtual Reality Modeling Language；虛擬實境模擬語言) – 與全球資訊網結合，用來描述三度空間 互動世界的一種的電腦語言，可用來建 立三度空間物件、景象、以及虛擬實境 的展示模型，VRML的發展將全球資訊 網，甚至網際網路的的運作，帶入了另 一個境界。 – 其內容是一純文字檔(圖25-11)，允許在” 低頻寬”的網路上運作，可用來當 Notepad或VRML編輯器Vrmlpad編寫檔 案內容。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 33 虛擬實境 – 可透過VRML 3D瀏覽器觀賞到3D的物 件或場景，VRML 3D瀏覽器可編譯 VRML的檔案內容，將VRML的檔案內 容轉換成3D物件或場景。 – 市面上有多套的VRML 3D瀏覽器，其 中karmanaut Cosmo Player或 ParallelGraphics Cortona VRML Client屬 於免費軟體。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 34 結論 • 向量式與點陣式電腦繪圖軟體。 • 2D 與 3D 動 畫 電 腦 繪 圖 軟 體 以 及 VRML(虛擬實境模擬語言)。 • 每種電腦繪圖軟體有其專門應用， 但卻有共同的應用目標就是在多媒 體上，使得多媒體科技發展更多重 更廣，無論在娛樂、教育或醫學等 其他有義意的活動上使得電腦能為 人服務的功能項目越來越多元化。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 35 虛擬實境 VRML其內容是一純文字檔 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 36 虛擬實境 3D瀏覽器安裝完成後就可透過網路去觀賞到VRML的虛擬實境 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 37 虛擬實境 • 為什麼電影或NBA電腦遊戲中人物 的動作與真實人物的動作如此逼真 一模一樣。 – 透過動作捕捉器(Motion Capture Cramer) 捕捉真人動作經過處理後輸入至3D場 景當中。 – 動作捕捉器如VICON是屬於一種光學 式的硬體設備，表演者在身上貼上許多 感光的球狀物，VICON會去捕捉每個 時間點感光物的移動座標位置。 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 38 虛擬實境 動作捕捉器VICON 可抓取人體上感光球的移動座標位置 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 39 虛擬實境 利用3DS MAX將動作 捕捉器所抓取的移動 座標套入到人體骨架 並輸入一VRML格式 的人物動畫 淡江大學資訊工程學系 第27章 電腦繪圖與虛擬實境 40 回主目錄