Распечатать запись Распечатать запись

Математика в мультипликации

Спасибо математикам за отличную графику

100 мощных суперкомпьютеров выполняют геометрические, алгебраические вычисления и расчеты на основе математического анализа для анимации персонажей студии Пиксар (Pixar). Наиболее часто в вычислениях используются законы физики, которые определяют динамику движения тканей.

Большинство учеников старших классов школы боятся уроков математики и интересуются, смогут ли они когда-либо использовать полученную на них информацию в “реальной жизни’’. Сегодня, когда так много расчетов, которые осуществляются на компьютере, алгебра и тригонометрия, изучаемые в средней школе, действительно находят хорошее применение.

Анимационная индустрия — это то, что может стать лучшим другом учителя математики. Школьная математика в самом деле может помочь в создании анимационных фильмов. Тони Дероуз, специалист по компьютерам Pixar Animation Studios, понял, что его любовь к математике может пригодиться в настоящем мире, в настоящей интересной работе, для того чтобы сделать реальностью выдуманный мир мультяшек. Он сказал DBIS (Databases and Information Systems): “Без математики у нас не было бы такого визуально насыщенного интерфейса и таких персонажей’’.

Тони Дероуз

Достижения в области математики могут привести к достижениям в анимации. Ранее математические методы позволяли показывать простые жесткие пластмассовые игрушки. Теперь успехи в математике помогают создавать более человекоподобных героев, а также применять различные спецэффекты. Дероуз объясняет разницу, которой добились за несколько лет: “В “Истории игрушек’’ вы не видели воду, тогда как ко времени создания “В поисках Немо’’ у нас была уже компьютерная техника, позволяющая показать даже брызги’’.

Как именно математика, изучаемая в старших классах школы, используется в анимации? Тригонометрия помогает поворачивать и передвигать героев, алгебра — создавать спецэффекты, которые заставляют изображение сиять и искриться, а анализ необходим для освещения сцены. Дероуз убеждает людей заниматься математикой. Он говорит: “Я помню, как, будучи школьником, думал: “Ну где же я когда-либо буду использовать системы уравнений?’’ И теперь я обнаруживаю, что использую их каждый день, все время’’.

Американское математическое общество и Математическая ассоциация Америки добавляют еще информацию.

История вопроса. Pixar Animation Studios претерпевает цифровую революцию благодаря достижениям в таких областях, как компьютерные технологии, вычислительная физика и теория приближений. Тони Дероуз позволяет за кадром взглянуть на ту роль, которую играет геометрия в этой революции на примерах мультфильмов студии Pixar, таких как “История игрушек’’ I и II. Новые герои мультфильмов будут анимированы с использованием прогресса в геометрии, недавно достигнутого в Pixar.

Об анимации. Термин “анимация” обычно относится к графике на экране, когда последовательность изображений с постепенно увеличивающимися различиями дает эффект отснятого фильма. Компьютерная анимация становится все более и более распространенной, заменяя рисованные изображения и другие специальные методы. В компьютерной графике существует несколько способов создания динамических изменений. Геометрическая анимация наиболее сложна, она требует изменения геометрических элементов сцены динамически. Это также то, что большинство людей обычно называет словом “анимация’’, подразумевая такие фильмы как “История игрушек’’ и “Жизнь жуков’’.

Как это делает Pixar. Может быть, самый трудное в анимации — сделать так, чтобы люди и одежда выглядели реальными. Программное обеспечение компании Pixar создается на основе комплексных исследований движения одежды на персонажах с применением законов физики. Например, изображение простыни, которую держат за два края так, что середина ее провисает, изменяют до тех пор, пока они не приходит в необходимое положение, соответствующее реальности. Аниматоры начинают с рисунков персонажей, которые они используют для построения на компьютере марионеток, позже добавляя цифровые “ниточки’’, которые соответствуют различным геометрическим точкам марионетки. Эти ниточки служат для управления анимацией, гарантируя, что при “потягивании’’ каждой из них движения марионетки будут отражать то, что происходит в реальной жизни. Цветовые и световые эффекты добавляют последними перед “анимированием’’ марионетки. Pixar использует 100 мощных суперкомпьютеров, которые работают 24 часа в сутки, семь дней в неделю. До сих пор необходимо пять-шесть часов работы компьютеров, чтобы сделать один кадр продолжительностью 1/24 доли секунды. Каждая секунда фильма требует работы компьютера в течение шести дней.

Что такое геометрия? Геометрия — область математических знаний, которая имеет дело с пространственными отношениями. Самые ранние письменные записи — начиная с Египта и Месопотамии около 3100 г. до н.э. — показывают, что древние люди уже начали разрабатывать математические приемы и правила, полезные для межевания земельных участков, строительства зданий и измерения вместимости сосудов. Начиная примерно с шестого века до нашей эры, греки собирали и распространяли эти практические знания, и из этого вырос обобщенный абстрактный предмет, теперь известный как геометрия. Само это слово происходит от сочетания греческих слов гео (“Земля’’) и метрон (“мера’’) — измерение Земли.

Рекомендую посмотреть ролик (на английском) как раз о создании мультиков по ссылке ниже.

Перевод статьи: http://www.sciencedaily.com/videos/2007/0503-math_in_the_movies.htm

Оставьте свой отзыв

Добавить изображение