Рабочая программа дисциплины мультимедийные технологии для студентов специальностей 22. 03. 00 Системы автоматизированного проектирования, 35. 15. 00 Математическое обеспечение и

Вид материала

Содержание

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.
4. Содержание дисциплины. 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
4.2.2. Компьютерный синтез текстовых структур.
4.2.3. Раздел 3. Компьютерный синтез звука.
4.2.4. Раздел 4. Основы теории цвета и цветовосприятия.
4.2.5. Раздел 5. Компьютерный синтез изображений.
4.2.6. Раздел 6. Компьютерная анимация.
4.2.7. Раздел 7. Цифровое видео и виртуальная реальность.
6. Лабораторный практикум
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета ВТ,

Профессор

___________ Шашков Б.Д.

«___»____________ 2005 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Для студентов специальностей 22.03.00 - СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ, 35.15.00 - МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И

АДМИНИСТРИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Пенза, 2005 г.

Программу разработал

Д.т.н., профессор А.Г. Финогеев

Программа одобрена

на заседании каф. «Системы автоматизированного проектирования», протокол № ___от ___________ 2005 г.

Зав каф. «Системы автоматизированного проектирования»

д.т.н, профессор А.М. Бершадский

Согласовано

Председатель НМК ФВТ

д.т.н., профессор П.П. Макарычев

Программа разработана в соответствии со следующими документами:

государственным образовательным стандартом Минобразования РФ по специальностям 22.03.00, 35.15.00;
рабочим учебным планом ПензГУ по специальностям 22.03.00, 35.15.00;
примерной программой специальностей «Системы автоматизированного проектирования», «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем».

1. Цели и задачи дисциплины

Целями изучения дисциплины являются:

овладение теоретическими и практическими знаниями в области создания компьютерных мультимедийных систем,
знакомство с общими аспектами мультимедийных технологий, с основными моделями компьютерного творчества, с концепциями и методами применения компьютеров в творческой деятельности, как профессиональной, так и непрофессиональной сферы,
освоение технологий подготовки мультимедиа-информации для использования в бизнес-приложениях;
овладение инструментарием, позволяющим создавать мультимедиа-презентации.

Курс относится к блоку дисциплин специализации.

Задачами изучения курса являются:

Повышение общего интеллектуального уровня студентов и знакомство с нетрадиционной сферой использования вычислительной техники и прикладными системами компьютерного творчества;
Изучение теории создания программных систем различного назначения в областях компьютерного синтеза текстов; компьютерного синтеза цифрового звука; компьютерных игр; компьютерной анимации и видеоизображений; рекламных компьютерных роликов;
Изучение теории синтеза цифрового звука, произведений электронного визуального искусства, анимационных фильмов и компьютерных мультимедийных презентаций в игровой и рекламной сферах творческой деятельности, а также психологических аспектов использования компьютеров;
Изучение теории цвета и цветовых гармоничных композиций;
Освоение прикладных систем компьютерного творчества в разнообразных сферах искусства и овладение основными приемами и методами творческой деятельности при создании собственных компьютерных произведений;
Получение практических навыков по разработке прикладных программ, предназначенных для использования в различных областях компьютерного искусства;
Освоение программного обеспечения, позволяющего создавать текстовое, графическое, звуковое и анимационное сопровождение компьютерных презентаций;
Использование мультимедийных средств для создания психологического комфорта пользователя.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

основные мультимедийные технологии и принципы их использования при создании текстового, графического, звукового и анимационного сопровождения компьютерных презентаций;
принципы обработки звука на ЭВМ; кодирование звуковой информации; возможности звуковых карт и устройств ввода-вывода аудиоинформации; состав и особенности программного обеспечения ЭВМ для обработки звуковой информации;
особенности применения мультимедийных технологий при подготовке различных видов информационных презентаций;
состав и назначение программных средств, необходимых для компьютерного дизайна; методы создания психологического комфорта пользователя;
особенности анимационной информации, характер использования видеосистемы ЭВМ при воспроизведении анимации и методы создания движущихся изображений с помощью редакторов сценариев;
состав динамических эффектов, принципы их создания, особенности форматов анимационных файлов;
состав и назначение программных средств, необходимых для создания движущихся изображений; физический принцип отображения движения на экране; методы создания движущихся изображений и динамических видеоэффектов; характер использования анимационных файлов в бизнес-презентациях и WWW;
особенности видеоинформации, технические средства для ввода, хранения, отображения, редактирования и вывода из ЭВМ видеоинформации, программное обеспечение для обработки видео.

уметь

использовать полученные теоретические и практические знания в при создании компьютерных мультимедийных систем;
владеть современными мультимедийными технологиями подготовки мультимедиа-презентаций;
определять психологические характеристики пользователя, воспринимающего презентацию; использовать программное обеспечение компьютерного дизайна для создания психологического комфорта пользователя;
создавать мультимедийное оформление Web-сайтов различного назначения;
вводить в ЭВМ и редактировать речевые сообщения, музыкальные фрагменты и звуковые эффекты; пользоваться аудиобиблиотеками; изготавливать звуковое сопровождение бизнес-презентаций;
использовать систему 3D Studio Max для создания компьютерных сцен, презентаций, анимаций;
создавать мультипликацию, применять средства автоматизации создания мультипликации; использовать редакторы сценариев и сервисные программы для преобразования, проигрывания, включения анимационных файлов в бизнес-презентации;
формулировать цель разработки графического объекта, работать с библиотеками графических образов, проводить поиск и преобразование графических объектов, готовить графические объекты для их использования в компьютерных презентациях;
оформлять документы в виде электронных книг, справочников, альбомов, буклетов.

иметь опыт

работы с системой 3D Studio Max;
опыт создания трехмерных компьютерных сцен;
синтеза трехмерных объектов сцены различными способами;
подбора сбалансированных гармоничных цветовых композиций;
подбора и создания моделей освещения компьютерных сцен;
использования камер для композиции кадра;
создания компьютерных анимационных фильмов и роликов;
использования принципов и методов создания движущихся изображений, подготовки для использования в компьютерных презентациях различных видов.

иметь представление

о нетрадиционных сферах использования вычислительной техники и прикладных системах компьютерного творчества;
принципах компьютерного синтеза текстовых структур, цифрового звука; компьютерных игр; компьютерной анимации и видеоизображений;
об основных направления в области электронного визуального искусства и сетевого виртуального творчества;
о теории цвета и методах создания композиций цветовой гармонии;
о прикладных системах компьютерного творчества в разнообразных сферах искусства, приемах и методах творческой деятельности при создании компьютерных произведений искусства;
о способах использования мультимедийных средств для создания психологического комфорта пользователя.

Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения дисциплины.

Для успешного освоения курса необходимы знания по дисциплинам: "Физика"; «Алгоритмические языки и программирование», «Информатика»;"Компьютерная графика"; "Компьютерное моделирование"; «Структуры и алгоритмы компьютерной обработки данных»; "История техники"; "Физика"; "Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей"; "Операционные системы"; "Организация ЭВМ и систем"; «Дискретная математика»; «Информационные технологии».

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр
Общая трудоемкость дисциплины	136	9
Аудиторные занятия	68	9
Лекции	34	9
Практические занятия (ПЗ)	-	-
Семинары (С)	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	34	9
Самостоятельная работа	68	9
Курсовой проект (работа)	-	9
Расчетно-графические работы	-	-
Реферат	-	-
Другие виды самостоятельной работы	-	-
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	экзамен	9

4. Содержание дисциплины.

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Объем в часах
№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции	Лаб.раб.
1	Раздел 1. Восприятие. Элементы дизайна и искусства.	2	-
2	Раздел 2. Компьютерный синтез текстовых структур.	2	-
3	Раздел 3. Компьютерный синтез звука.	2	4
4	Раздел 4. Основы теории цвета и цветовосприятия.	8	10
5	Раздел 5. Компьютерный синтез изображений.	12	16
6	Раздел 6. Компьютерная анимация.	4	4
7	Раздел 7. Цифровое видео и виртуальная реальность.	4	-
ИТОГО		34	34

4.2. Содержание разделов дисциплины

4.2.1. Раздел 1. Восприятие. Элементы дизайна и искусства.

4.2.1.1. Восприятие информации. Порог восприятия. Структуры памяти человека. Группирование информации. Паттерн. Гештальт. Восприятие гештальта. Восприятие произведений искусства. Коммуникативная природа произведений искусства. Характеристики произведений искусства. Информационная архитектоника. Семантика и эктосемантика.

4.2.1.2. Понятие дизайна. Элементы дизайна. Точка. Линия. Объем и форма. Пространство. Объем. Цвет. Краткий обзор направлений в искусстве, применительно к компьютерному дизайну. Арт нуво. Фовизм. Абстракционизм. Супрематизм. Коллаж. Сюрреализм. Видеоарт. Онлайнарт.

4.2.2. Компьютерный синтез текстовых структур.

4.2.2.1. Понятие пермутации. Примеры пермутации текстовых структур. Текстовые лингвистические структуры. Закономерности синтеза текстовых структур (схема охоты, абстрагирование, устойчивость, метаморфоза, временные и пространственные рамки, наказание, ассоциации). Ассоциации при синтезе текстовых структур. Примеры ассоциаций. Типы ассоциаций. Рекурсии в синтезе текстовых структур.

4.2.3. Раздел 3. Компьютерный синтез звука.

4.2.3.1. Характеристики звука. Цели синтеза и обработки звука. Амплитуда и громкость звука. Спектр и тембр звука. Гармоники. Огибающие звука. Фазы естественного звука. RMS звука. Пик-фактор звука. Оцифровка звука. Цифровое представление. Дискретизация и квантование. Импульсно-кодовая модуляция звука. Гранулярный шум. Диферинг.

4.2.3.2. Синтез цифрового звука. Аддитивный синтез. Разностный синтез. Частотно-модуляционный синтез. Сэмплерный синтез. Таблично волновой синтез. Метод физического моделирования. Обработка цифрового звука. Амплитудные преобразования. Частотные преобразования. Фазовые преобразования. Временные преобразования. Формантные преобразования. Звуковые эффекты. Вибрато. Фильтрация. Фленжер. Реверберация. Эхо. Дистошн. Компрессия. Экспаншн. Фейзер. Паннинг. Вокодер. Караоке. Удаление артефактов. Выравнивание баланса.

4.2.3.3. Восприятие звука и рекомендации по цифровой обработке. Характеристики областей звукового диапазона для восприятия. Эквалайзер. Рекомендации по обработке звука эквалайзером. Рекомендации по обработке голоса. Диапазоны частотного спектра голоса.

4.2.3.4. Сжатие цифрового звука. Технология Audio MPEG Layer3 (MP3). Формат MP3 цифрового звука. Психоакустическая модель. Адаптивное кодирование. Хранение цифрового звука. Носители цифрового звука.

4.2.3.5. Устройства синтеза и обработки звука. Характеристики звуковой платы. Цифровая студия звукозаписи. Программное обеспечение Этапы синтеза звукового ряда. MIDI-технология. Реалистичность звучания акустических тембров. Синтез музыки и звуковых эффектов.

4.2.4. Раздел 4. Основы теории цвета и цветовосприятия.

4.2.4.1. Свет и цвет. Характеристики цвета. Оттенок. Яркость. Определение фркости. Насыщенность. Особенности цветовосприятия человека. Строение глаза человека. Сетчатка глаза. Палочки и колбочки. Цветовое распознавание. Типы колбочек. Цветовая чувствительность глаза. Аномалии цветовосприятия. Восприятие и распознавание цвета. Цветовое ощущение и цветовой стимул. Понятие цвета. Цветовой график. Элалонный наблюдатель. Законы цветовосприятия. Цветовая модель RYB. Цветовая модель RGB. Цветовая модель CYM. Связь моделей RGB и CYM. Проблема аппаратной зависимости цвета. Цветовая модели CIE, (xyZ, Lab, CIELab). Цветовая модель HSV (HLS). Цветовая модель NCS. Другие цветовые модели (Munsell, YIQ, DIN 6164, Coloroid, OSA, CNS).

4.2.4.2. Цветовая гармония. Баланс цвета. Хаотичность, Монотонность, Динамика. Композиционные схемы цветовой гармонии. Цветовая схема родственных цветов. Аналоговая гармония (динамичная и мягкая). Цветовая схема родственно-контрастных цветов. Цветовая схема контрастных цветов. Комплементарные цвета. Динамичная и мягкая схемы. Триадные гармонические схемы. Сплит-комплементарная гармония. Тетрадная гармоническая схема. Попарно-комплементарная схема. Аналого-комплементарная схема. Гармоничная схема на базе монохромных цветов. Схема сочетания хроматических цветов с черным и белым. Цветовая схема на базе природных сочетаний цветов. Контекстная цветовая схема. Гармония на сочетании теплых и холодных цветов. Связь цвета с формой. Связь цвета с пространством. Эффект прозрачности. Расположение цвета в пространстве. Цвет и масса. Движение цвета.

4.2.4.3. Воздействие цвета на психику. Физическое воздействие. Оптическое воздействие. Эмоциональном воздействие. Эффект Безольда. Эффект вампира. Цветовые предпочтения. Сочетания цвета и фона. Цвета и звуки. Цветовая символика (исторический обзор). Теория Ньютона. Теория Гете. Цвет в геральдике. Металлы, финифти, меха. Черный цвет. Белый цвет. Серый цвет. Серебряный цвет. Жемчужный цвет. Красный цвет. Розовый цвет. Синий цвет. Голубой цвет. Фиолетовый цвет. Зеленый цвет. Желтый цвет. Коричневый цвет. Оранжевый цвет. Некоторые цветовые сочетания. Рекомендации по проектированию цветовой композиции.

4.2.5. Раздел 5. Компьютерный синтез изображений.

4.2.5.1. Получение цифровых изображений. Цифровое представление изображения. Дискретизация. Искажение дискретизации. Стробоскопический эффект. Квантование. Уровни квантования. Кодирование. Пиксели и разрядность пикселей. Цветовая палитра. Модели цветного пикселя. Индексный пиксель. Псевдотонирование. Диферинг. Узорный и диффузный диферинг. Автотипия.

4.2.5.2. Визуализация цифровых изображений. Преобразование цвета. Цветопередача. Адаптация цвета. Гамма устройства. Гамма-коррекция. Подходы к преобразованию цветов (подход по восприятию, сохранение насыщенности цвета, относительная цветопередача, абсолютная цветопередача). Цветовой профиль.

4.2.5.3. Этапы создания трехмерных сцен. Конвейерный синтез. Этапы конвейера. Тесселяция. Рендеринг. Сортировка по Z-буферу. Смешение текстур. Обработка альфа-канала. Управление прозрачностью и туманом. Сглаживание. Растеризация. Визуализация.

4.2.5.4. Описание объектов сцены. Потоковая схема. Мастер-объекты. Геометрические примитивы. Сплайны. Модельные преобразования объектов сцены. Модификации. Трансформации (перенос, масштабирование, поворот, проецирование). Искажения пространства.

4.2.5.5. Текстуры и текстурирование. Тексел. Нормаль. Методы текстурирования (Сэмплинг, Мультитекстурирование, Мипмэппинг). Артефакты текстурирования (пикселизация, блочность, депт-алиасинг, мерцание, мип-бэндинг) и способы их устранения. Фильтрация (билинейная, трилинейная, адаптивная).

4.2.5.6. Техника освещения сцен. Источники света. Виды источников света. Всенаправленные и направленные. Целевые и свободные. Точечные и многоточечные. Фоновый свет и тени. Стили освещения сцены (треугольное, зонное, свободное). Управление освещением. Характеристики управления (когерентность, цветовая температура, интенсивность). Создание естественного освещения. Особенности естественного освещения (рассвет, утро, полдень, после полудня, вечер, закат, сумерки, ночь, лунный свет). Влияние окружающей среды на освещение сцены. Естественные отражающие поверхности (песок, снег, вода, облака). Типы естественного освещения (свет неба, свет при сплошной облачности, рассеянный солнечный свет, направленный свет при облачности). Создание искусственного освещения. Лампы. Жесткий свет. Мягкий свет. Использование цветных источников.

4.2.5.7. Композиция сцены. Варианты композиции (Композиция с центром заинтересованности сцены, ассиметричная и симметричная композиция). Камеры и линзы камер. Типы камер. Типы линз. Управление композицией сцены. Способы установки камеры.

4.2.6. Раздел 6. Компьютерная анимация.

4.2.6.1. История анимации. Понятие анимации. Методы анимации. Классическая анимация. Кукольная анимация. Спрайтовая анимация. Морфинг. Анимация цветом. 3D-анимация. Метод ключевых кадров. Процедурная анимация. Анимация по технологии прямой и инверсной кинематики. Анимация захватом движения. Программная анимация. Стробоскопия в анимации. Синтез специальных эффектов.

4.2.6.2. Принципы анимации. Преамбула, подготовка, или упреждение (отказное движение). Сжатие (расплющивание) и растяжение (Squash and Stretch). Инсценировка и сценичность (Staging). Технология компоновки фазового движения. Использование различных типов движения (перекрывающее действие, сквозное и криволинейное движение, сопровождение, доводка, инерция). Диснеевские градации сопровождения. Расчет времени. Ключевые фазы. Преувеличение, утрирование. Профессионализм в рисовании и привлекательность.

4.2.7. Раздел 7. Цифровое видео и виртуальная реальность.

4.2.7.1. Передача цветного изображения. Характеристики цифрового видео. Частота кадров. Глубина цвета. Экранное разрешение. Качество изображения. Синхронизация. Устройства обработки видеосигналов. Цифровое представление телевизионного и видеосигнала. Цифровой видеомонтаж. Линейный и нелинейный монтаж. Видеоэффекты. Виды монтажа. Архитектуры систем нелинейного видеомонтажа. Сжатие видео. Кодеки. Технологии сжатия MPEG. Форматы цифрового видео. Носители цифрового видео. DVD.

4.2.7.2. Виртуальная реальность. Технологии моделирования виртуальной реальности. Язык VRML. Генераторы VRML. Виртуальная студия. Технология виртуальной съемки.

5. Курсовое проектирование

Тема курсовой работы «Создание анимационного фильма в системе 3DStudio Max».

Исходные данные (технические требования).
- Сюжетная панель анимации,
- Пространство сцены,
- Анимационные и специальные эффекты,
- Вид освещения сцены,
- Композиция начального кадра,
- Тип камеры и линзы,
- Композиция конечного кадра,
- Продолжительность ролика,
Содержание пояснительной записки курсовой работы.

Титульный лист,
Задание на бланке,
Содержание,
Аннотация,
Общее описание содержания анимационного ролика,
Сюжетная панель с описанием действий по ключевым кадрам,
Описание объектов анимации, источников света, камер и пространства действия,
Описание специальных, атмосферных и оптических эффектов,
Распечатка нескольких картинок из ролика,
Заключение,
Литература.

Содержание графической части.

Каркасные модели объектов сцены,
Текстуры объектов сцены,
Трехмерная сцена,
Схема движения объектов сцены.

Содержание экспериментальной части:

Сюжетная панель с ключевыми кадрами,
Анимационный файл *.max,
Исполняемый анимационный файл *.avi.

6. Лабораторный практикум

№ п/п	Наименование лабораторных работ «Изучение 3D Studio Max»	К-во
1	ЗАНЯТИЕ 1. Первое знакомство	2
2	ЗАНЯТИЕ 2. Сопутствующие команды преобразования	1
3	ЗАНЯТИЕ 3. Точность моделирования	1
4	ЗАНЯТИЕ 4. Моделирование сцены	2
5	ЗАНЯТИЕ 5. Сплайны	1
6	ЗАНЯТИЕ 6. Редактирование и модификация сплайнов	2
7	ЗАНЯТИЕ 7. Редактирование сетчатых оболочек	1
8	ЗАНЯТИЕ 8. Лофтинговое моделирование каркасных объектов	2
9	ЗАНЯТИЕ 9. Деформация моделей, построенных методом лофтинга	2
10	ЗАНЯТИЕ 10. Редактирование произвольных объектов	2
11	ЗАНЯТИЕ 11. Объемная деформация объектов	2
12	ЗАНЯТИЕ 12. Моделирование освещения	2
13	ЗАНЯТИЕ 13. Работа с камерой	1
14	ЗАНЯТИЕ 14. Редактор материалов	1
15	ЗАНЯТИЕ 15. Создание различных типов материалов	2
16	ЗАНЯТИЕ 16. Имитация внешней среды	2
17	ЗАНЯТИЕ 17. Анимация сцен	2
18	ЗАНЯТИЕ 18. Моделирование динамики с помощью систем частиц	2
19	ЗАНЯТИЕ 19. Деформация	2
20	ЗАНЯТИЕ 20. Связанные конструкции	2
ИТОГО		34

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Лабораторные занятия и курсовое проектирование проводятся в компьютерном классе в операционной среде Windows XP с установкой и настройкой системы 3D Studio Max.

8. Переутверждение программы на очередной учебный год.

Учебн.

год

Учебн.

группа

Решение

кафедры

№ протокола

Решение

выпускающей

кафедры

№ протокола,

дата, подпись

зав. кафедрой

Лектор,

разработчик

программы

Blog