Разработка методических указаний к лабораторным работам для курса дисциплины 'Компьютерная графика и моделирование'
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный профессионально-педагогический университет
Институт психологии
Кафедра профессиональной педагогики
Курсовая работа
по методике профессионального обучения
на тему: Разработка методических указаний к лабораторным работам для курса дисциплины «Компьютерная графика и моделирование»
Екатеринбург, 2012
Введение
Вероятно, ни для кого не секрет, что компьютерная графика окружает нас повсюду. Ее можно встретить на экране телевизора, газетной или журнальной полосе, рекламном плакате. Присутствию компьютерной графики в нашей жизни люди уже не удивляются. На современном этапе развития цивилизации, когда огромная часть всей человеческой деятельности выполняется на компьютере или при помощи такового, мы сталкиваемся с созданными машиной изображениями практически постоянно.
Сейчас, с появлением мощных персональных компьютеров, число людей, стремящихся реализовать себя в компьютерном искусстве, существенно увеличилось и продолжает расти огромными темпами. Ведь почти каждый пользователь компьютера когда-то пытался создать что-то красивое. Это сродни тому, что редко можно найти ребенка, не любящего рисовать. При помощи же компьютера это делается проще, и результаты зачастую бывают очень впечатляющими. Поэтому многие компьютерные компании выпустили продукты для наибольшего облегчения пользовательского труда. Так что у художников, творящих на компьютере, очень неплохой выбор инструментов. Это и CorelDraw с Corel PhotoPaint, и Adobe Illustrator с Adobe Photoshop и множество других.
Но это все инструменты для двухмерной (2D) графики. Для трехмерной графики вам потребуется несколько другой инструментарий. Сейчас существует также огромное количество 3D-редакторов, различающихся сложностью, требованиями к компьютеру, возможностями и, наконец, стоимостью.
Объектом исследования является процесс обучения теме «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX» дисциплины «Компьютерная графика и моделирование».
Предметом исследования является методика обучения по теме «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX» для студентов 2-3 курсов, изучающих дисциплину «Компьютерная графика и моделирование».
Целью данной работы является разработка методических указаний к лабораторным работам по теме «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX» дисциплины «Компьютерная графика и моделирование».
В работе определены следующие задачи:
·провести анализ учебной программы;
·отобрать содержание к лабораторным работам по теме: «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX»;
·разработать методические указания к лабораторным работам по теме: «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX».
1. Анализ учебно-методической документации по теме исследования
Анализ учебной программы по дисциплине «Компьютерная графика и моделирование»
Разработка учебно-методического обеспечения темы «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX» в данной курсовой работе предназначена для студентов 2-3 курсов высших учебных заведений по дисциплине «Компьютерная графика и моделирование». Для изучения дисциплины необходимы компетенции дисциплины подготовки специалиста «Информатика».
В результате освоения дисциплины «Компьютерная графика и моделирование» у обучающихся должны быть сформированы:
Знания:
·характерные функциональные особенности основных графических редакторов;
·теоретические основы компьютерной графики; аппаратное и программное обеспечение персонального компьютера для графических работ; основы работы с цветом, цветовых моделях, системах соответствия цветов и режимов;
·разрешения изображения и графические форматы;
·коррекцию полутоновых и цветных изображений;
·маски, альфа-каналы и слои;
·методы векторизации растровых изображений; подготовку векторных изображений для Web;
·подготовку изображений для художественно-эстетитеческого декорирования, оформления и информационно-содержательного обогащения web-страниц;
·методы подготовки графических изображений для полиграфического исполнения.
Умения:
·работать с современными пакетами растровой и векторной графики;
·понимать и правильно использовать в своей профессиональной деятельности современную компьютерную терминологию;
·рационально организовать труд на персональном компьютере;
·работать с изображениями в Adobe Photoshop: ретушировать, исправлять, увеличивать, раскрашивать, коллажировать, создавать различные эффекты, корректировать полутоновые и цветные изображения и др.;
·работать с текстом в Adobe Photoshop;
·экспортировать и импортировать изображения; калибровать и управлять цветом;
·печатать изображения; подготавливать изображения для web-страниц;
·создавать и редактировать векторные объекты любого уровня сложности в CorelDRAW;
·работать с текстом в CorelDRAW;
·векторизовать растровые изображения; подготавливать изображения для web-страниц; экспортировать и импортировать изображения;
·создавать трехмерные сцены с анимацией.
Владения:
·сутью и секретами всех разделов компьютерной графики, чтобы грамотно применять их при подготовке графических изображений интерфейсов информационных систем педагогического и непедагогического значения, на дипломном проектировании и в будущей профессиональной деятельности.
Знания и умения «ДО»:
·подготовку растровых изображений для трехмерных редакторов;
·создание простейших векторных объектов и элементарных преобразований над ними; кривые, методы создания и редактирования кривых; пересечение, обрезку и объединение объектов; методы заливки объектов; контуры объектов, методах создания и редактирования контуров; о работе с текстом и текстовыми эффектами.
Знания и умения «ПОСЛЕ»:
·методы моделирования простых и сложных трехмерных объектов и сцен;
·методы текстурирования, освещения и визуализации и анимации трехмерных сцен.
Тематический план раздела «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX» профессионального курса по дисциплине «Компьютерная графика и моделирование»:
ТемаКоличество часовВведение в трехмерную графику1Основные элементы трехмерного объекта1Моделирование2Текстурирование2Расстановка света2Постановка камер2Анимирование сцены2Визуализация2
2. Методические указания к лабораторной работе №1
Тема: Создание и модификация объектов в 3Ds MAX
Цель работы: Создать трехмерную сцену, включающую в себя модифицированный объект
Оборудование: компьютерная аудитория, установленная программа 3Ds MAX
Технологическая карта
Содержание заданияМетоды исследованияСпособы выполненияКонтрольСоздание объектовМоделирующий1. Во вкладке create выберите тип объекта standart primitives, далее выберите примитив box 2. В окне perspective при помощи курсора мыши создайте объект 3. Далее нажмите ПКМ на объект и нажмите Clone Выберите режим copyВо всех измерениях будут видны объекты (см. рис. 1)Задание нужных параметров объектаМоделирующий1. Перейдите во вкладку modify 2. Измените значение параметров length/width/height segs на 3У кубика появятся дополнительные рёбра (см. рис. 2)Применение модификатораМоделирующий1. Выделите объект 2. Во вкладке modify разверните свиток модификаторов(modifier list) 3. Выберите модификатор turbosmoothГрани кубика приобретут сглаженные контуры (см. рис. 3)Настройка параметров модификатораМоделирующий1. В параметрах модификатора turbosmooth измените значение iterations на 2Сглаженность станет более плавной (см. рис. 4)Копирование объектаМоделирующий1. Скопируйте объект нажав на него ПКМ и выбрав пункт меню Clone, выберите режим Copy, затем переместите скопированный объект так, чтобы он встал рядом с первоначальным в один ряд 2. Затем скопируйте объект ещё раз и выставьте их в один ряд 3. Затем выделите все три кубика и скопируйте их и поставьте рядом, повторите это ещё раз 4. После чего выделите весь слой из девяти кубиков и скопируйте его, поместите новый слой над первым, повторите это ещё раз и поместите третий ряд над вторым и первым, так чтобы у вас получился большой куб из 27-ми кубиковИтоговая сцена выглядит как на рисунке 5компьютерный графика моделирование трехмерный
Контрольные вопросы
1. Что такое примитивы?
. Что такое модификаторы?
. За что отвечает параметр segs в свойствах примитивов?
. Какие составляющие есть у объектов 3Ds MAX?
Форма и содержание отчета:
Файл с сохранёнными результатами с расширением .max.
. Методические указания к лабораторной работе №2
Тема: Текстурирование объектов в 3Ds MAX
Цель работы: Создать текстуру и применить её к объектам
Технологическая карта
Содержание заданияМетоды исследованияСпособ выполненияКонтрольНазначение ID отдельным полигонамМоделирующий1. Во вкладке modify уберите активность модификаторов 2. В окне modify в свитке листа модификаторов выберите модификатор edit poly 3. Выберите режим работы polygon 4. Зажимая клавишу shift выделите все полигоны на одной грани большого куба, составленного из маленьких кубиков и назначьте им идентификатор 1 5. Аналогично выделите полигоны других граней и назначьте им другие идентификаторы, всего их будет 6Будут выделены другим цветом полигоны одной грани большого куба (см. рис. 6)Создание текстурыМоделирующий1. Откройте окно редактора материалов нажав на клавишу M 2. Нажмите на кнопку напротив названия материала и выберите Multi/Sub-objects в свитке Standart 3. Для разных идентификаторов назначьте свой материал (можно назначить просто материалы разного цвета, без особых настроек)Материал в превью изменится (см. рис. 7)Назначение текстуры объектамМоделирующий1. Выделите все кубики 2. В окне редактора материалов нажмите на кнопку Assign material to selection 3. Нажмите на кнопку чтобы увидеть результат во View portеВ окне перспективы будет видно что грани окрасились в разные цвета (см. рис. 8)
Контрольные вопросы
1. Что такое текстура?
. Что такое идентификатор?
. Какие способы для вызова редактора материалов вы знаете?
. Для чего используются идентификаторы?
Форма и содержание отчета:
Файл с сохранёнными результатами с расширением .max.
. Методические указания к лабораторной работе №3
Тема: Расстановка освещения в 3Ds MAX
Цель работы: Создать и настроить освещение
Оборудование: компьютерная аудитория, установленная программа 3Ds MAX
Технологическая карта
Содержание заданияМетоды исследованияСпособ выполненияКонтрольСоздание освещенияМоделирующий1. Во вкладке create выберите тип объекта Lights, далее выберите объекты vray и выберите vraysun 2. В окне perspective при помощи курсора мыши создайте объект 3. В появившемся окне предлагающем создать небо автоматически нажмите «да»Во всех измерениях будет виден объект (см. рис. 9)Задание нужных параметров освещенияМоделирующий1. Перейдите во вкладку modify 2. Измените значение параметров photon emit radius на 0 У объекта уменьшится радиус свечения (см. рис. 10)
Контрольные вопросы
1. Какие параметры существуют у объекта vraysun?
. Зачем создаётся освещение в трехмерных сценах?
Форма и содержание отчета:
Файл с сохранёнными результатами с расширением .max.
. Методические указания к лабораторной работе №4
Тема: Установка и настройка камер, создание траектории облета камеры в 3Ds MAX
Цель работы: Создать и настроить камеры, создать траекторию облета камеры
Оборудование: компьютерная аудитория, установленная программа 3Ds MAX
Технологическая карта
Содержание заданияМетоды исследованияСпособ выполненияКонтрольСоздание камерыМоделирующий1. Во вкладке create выберите тип объекта cameras, далее выберите объекты vray и выберите vrayphysicalcamera 2. В окне perspective при помощи курсора мыши создайте объектВо всех измерениях будет виден объект (см. рис. 11)Задание нужных параметров камерыМоделирующий1. Перейдите во вкладку modify 2. Измените значение параметров whitebalance на daylightЦвет напротив custom balance изменитсяСоздание траектории облетаМоделирующий1. Во вкладке create выберите тип объекта shapes, далее выберите примитив circle 2. В окне perspective при помощи курсора мыши создайте объектВ окне перспективы появится круг (см. рис. 12)Применение траектории облета для камерыМоделирующий1. Выделите камеру и зайдите во вкладку motion 2. В свитке Assign controller выберите контроллер position и нажмите кнопку Assign controller в появившемся списке выберите пункт Path constraint 3. Далее в свитке Path Parameters нажмите на кнопку Add path и нажмите курсором мыши на созданный ранее кругВ свитке Path Parameters появится строка с объектом круг и на окне перспективы камера встанет на круг (см. рис. 13)
Контрольные вопросы
1. Какие свойства существуют у виртуальных камер?
. Для чего нужна траектория облета?
. Как создается траектория облета?
. Какие виртуальные камеры лучше использовать?
Форма и содержание отчета:
Файл с сохранёнными результатами с расширением .max.
. Методические указания к лабораторной работе №5
Тема: Создание анимации в 3Ds MAX
Цель работы: Анимировать трехмерную сцену
Оборудование: компьютерная аудитория, установленная программа 3Ds MAX
Технологическая карта
Содержание заданияМетоды исследованияСпособ выполненияКонтрольИзменение точки опорыМоделирующий1. Выделите все кубики и зайдите во вкладку Hierarchy 2. В свитке Adjust pivot последовательно нажмите на кнопки Affect pivot only и Center to object 3. В свитке Working pivot нажмите на кнопку Use working pivotВо всех измерениях будет виден объект (см. рис. 14)Включение режима анимации по ключамМоделирующий1. На нижней панели нажмите на кнопку Set keyНижняя панель подсветится красным (см. рис. 15)Расстановка ключевых кадровМоделирующий1. Передвиньте бегунок анимации на отметку 40 и нажмите на кнопку Set keys 2. Передвиньте бегунок на позицию 20, нажмите на кнопку Set keys, в окне перспективы выделите один слой кубиков с помощью инструмента Select and rotate и поверните на 90 градусов 3. Передвиньте бегунок на позицию 0, нажмите на кнопку Set keys и аналогично поверните другой слой кубиковНа панели анимации появятся ключевые кадры (см. рис. 16)
Контрольные вопросы
1. Что такое точка опоры?
. Что такое ключевой кадр?
. Для чего изменяют точку опоры?
. Методические указания к лабораторной работе №6
Тема: Визуализация (рендеринг) в 3Ds MAX
Цель работы: Осуществить конечную визуализацию сцены с анимацией
Оборудование: компьютерная аудитория, установленная программа 3Ds MAX
Технологическая карта
Содержание заданияМетоды исследованияСпособ выполненияКонтрольВызов меню рендерингаМоделирующий1. Вызовите окно настройки рендера нажав на клавишу F10Будет видно окно настройки рендера (см. рис. 17)Изменение параметров рендерингаМоделирующий1. Перейдите во вкладку Indirect illumination 2. Поставьте галку напротив «On» 3. Расставьте параметры как на рисунке 18 4. Для сохранения конечного результата в формате видео во вкладке Common, в свитке Common parameters, в Time output выберите режим Active time segmentsКонечный рендер будет более качественнымРендерингМоделирующий1. Нажмите кнопку RenderПоявится окно рендеринга (см. рис. 18)
Контрольные вопросы
1. Что такое рендер?
. Какие способы вызвать окно настройки рендера вы знаете?
. Для чего необходимо менять настройки рендеринга?
. Чем отличается стандартный рендер от vray?
Форма и содержание отчета:
Файл с сохранёнными результатами с расширением .avi.
Заключение
В данной работе были разработаны методические указания к лабораторным работам по теме «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX» дисциплины «Компьютерная графика и моделирование».
В работе были выполнены следующие задачи:
·анализ учебной программы;
Была проанализирована учебная программа по дисциплине «Компьютерная графика и моделирование», в ходе чего стало понятным, что учащиеся должны научиться создавать трехмерные сцены с анимацией.
·отобрать содержание к лабораторным работам по теме: «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX»;
Был отобран материал из которого учащиеся смогут узнать основы трехмерной графики, способы моделирования и этапы создания трехмерного проекта.
·разработать методические указания к лабораторным работам по теме: «Создание трехмерного проекта средствами Autodesk 3Ds MAX».
Были разработаны лабораторные работы и методические указания к лабораторным работам. В ходе выполнения лабораторных работ у учащихся будут сформированы навыки использования методов моделирования, текстурирования, анимации, расстановки света и камер, визуализации трехмерных сцен.