Создание компьютерных анимаций для учебного процесса по физике Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ИНСТРУМЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ РЕСУРСОВ

СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ АНИМАЦИИ ДЛЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА ПО ФИЗИКЕ

Рассматриваетсяя использование программ Microsoft Paint и Gif Animator для создания

учебных анимаций. Предсталена пошаговая инструкция, которая поможет учителям и

студентам в разработке анимационныхроликовдля учебных занятий по физике.

В век информационных технологий учителю физики было бы непозволительно не использовать богатые обучающие возможности компьютера. Благодаря новым

технологиям стало возможным использование разнообразной графики, аудио - и видеороликов высокого качества, интерактивных моделей и анимаций.

Рассмотрим некоторые вопросы технологии создания учебной анимации.

Почему именно ани мация, спросит читатель? Потому что создавать анимационные ролики достаточно просто и быстро. Создав ролик однажды, его можно использовать сколь угодное количество раз в будущем. При некотором навыке разработка анимаций становится для учителя привычным видом деятельности. Собирайте свои анимационные ролики в коллекции, формируйте портфолио анимаций!. Созданные Вами анимации могут успешно использоваться в учебном процессе по физике. Применение анимаций при изложении учебного материала способствует развитию интереса учащихся к предмету.

1. Что такое анимация?

Существует два вида изображений: статические и динамические, т.е. меняющиеся со временем. К статическим изображениям можно отнести обычные, неподвижные изображения, например, фотографии с цифрового фото аппарата. К динамическим изображениям относятся те, которые меняются со временем, например, меняют цвет, происходит какое -то действие, движение и т.д. Динамические изображения можно назвать по-другому - анимационные изображения или анимационные ролики.

Анимация создается путем изменения содержания следующих друг за другом кадров. Например, можно перемещать объект по столу, вращать, менять цвет, степень прозрачности, форму и размер объекта, причем любое изменение может выполняться как одновременно с другими, так и независимо от них.

Для создания анимации необходимы графический редактор и программа которая будет создавать непосредственно сам анимационный ролик. Конечно, существуют программы, которые одновременно выполняют роль и графического редактора, и аниматора, но остановимся на первом на более простом варианте. Рассмотрим с этой целью Paint и GIF Animator, т.к. это наиболее простые в использовании программы.

124

© В.Н.Редкун, 2006

2. Создание изображения в графическом редакторе Paint

Существует множество различных графических р едакторов. В нашем случае рассмотрим реадактор Paint. Есть как минимум две причины для выбора именно этого редактора для создания простейших анимаций. Во -первых, с помощью него очень легко создавать изображения на экране монитора. Во -вторых, он имеется н а всех

компьютерах, на которых установлена операционная система Microsoft Windows, т.е. Paint - это стандартная программа.

Запустив Paint увидим, что окно программы состоит из рабочего поля, меню, набора базовых инструментов, палитры (рис. 1).

Установка размеров рисунка

Перед созданием рисунка необходимо задать его размеры. Для этого нужно:

• выбрать пункты меню «рисунок», «атрибуты»;

• выбрать единицу измерения (дюймы, см, точки);

• ввести ширину и высоту рисунка в заданных единицах.

Выбор цветов

При подготовке рисунка для анимации можно одновременно пользоваться двумя рабочими цветами: основным и фоновым. Установка цветов может производиться следующими способами.

Первый способ (с помощью палитры цветов). Для выбора основного цвета из

палитры нужно щелкнуть по квадрату с этим цветом левой клавишей мыши, а для выбора фонового цвета - правой клавишей. При этом верхний квадрат с рабочей палитрой будет закрашен основным, а нижний - фоновым цветом.

Второй способ (с помощью «пипетки»).

Если на рабо чем поле уже изображена часть рисунка, то рабочие цвета можно «снять» прямо с него. С этой целью необходимо для установки основного цвета щелкнуть по нужной части изображения левой клавишей мыши, а для установки фонового цвета - правой клавишей.

Д м СЛЫКН t ?■ОтЫпД Г "Иммщ:

Рис. 1

Набор базовых инструментов

Набор базовых инструментов редактора состоит из 16 наименований:

1) выделение произвольной области отмечает часть изображения, которую необходимо вырезать, скопировать или переместить.

2) ластик/цветной ластик стирает как само изображение, так и его

фон.

2

ТО®

3)

4)

5)

6) 7)

\

6

7___

е0

п

Ли

о

пипетка устанавливает новый цвет фона или изображения. карандаш позволяет рисовать «от руки».

пульверизатор может неравномерно закрашивать изображение. линия рисует прямую линию.

прямоугольник используется для изображения прямоугольника или квадрата.

8) эллипс позволяет рисовать эллипс или окружность. ■-----

9) выделение прямоугольной области определяет прямоугольную область, которую необходимо вырезать, скопировать или переместить.

10) заливка равномерно закрашивает любую замкнутую область изображения лупа используется для увеличения изображения при более детальном рассмотрении.

11) кисть более гибко выполняет функции карандаша.

12) надпись добавляет к рисункам текст.

13) кривая позволяет изображать изогнутые линии.

14) многоугольник используется для создания многоугольника любой формы.

15) прямоугольник со скругленными углами позволяет изображать прямоугольник или квадрат со скругленными углами.

Пример создания изображения

Нарисуем математический маятник (см.порядок действий в табл.1).

Таблица 1

Воспользовавшись инструментами линия и выделение произвольной области, а также копированием, получили такое изображение.

Используем инструментами линия и эллипс для рисования нити и шара, подвешенного на ней.

Продолжение табл.1

Аналогичным способом нарисуем второй шар на нити. Можно сделать проще: выделяем инструментом выделение прямоугольной области нить и шар, копируем, вставляем, не снимая выделение, выбираем пункт меню рисунок, затем пункт

отразить/повернуть..., далее пункт отразить слева направо и нажимаем ОК. Получи вшийся

фрагмент перемещаем мышкой в нужное место.

Воспользовавшись инструментом ластик/цветной ластик стираем некоторые элементы нити и шара, тем самым добиваемся вида пунктирной линии.

Аналогично выполняется изображение третьего шара.

С п омощью инструмента заливка закрасим полость шара, а с помощью инструмента линия,

выберем необходимую толщину линии.

Продолжение табл.1

С помощью инструмента кривая нарисуем траекторию движения маятника.

Сделаем линию траектории пунктирной.

С помощью инструментов кривая и надпись обозначении угол отклонения маятника от положения равновесия.

3. Создание анимации с помощью прогрммы Microsoft Gif Animator

Существуют программы для создания двух - и трехмерной анимации. Подготовка трехмерной анимации - довольно трудоемкое занятие, поэтому обратим свое внимание на создание двумерной анимации. Для разработки такой анимации существует довольно много различных приложений от большого числа компаний, например, таких как Microsoft, Adobe, Macromedia и т.д.

Воспользуемся продуктом компании Microsoft - Gif Animator. Он легок в использовании, все интуитивно понятно и просто. Но есть один минус, программа представлена на английском языке.

Итак, посмотрим, как выглядит эта программа и рассмотрим как ей пользоваться.

Запустив Gif Animator, мы увидим главное окно программы (рис. 2 ). Среда MS Gif Animator состоит из панели управления, панели кадров (лента) и настройки ролика.

12В

Рис. 2

Панель управления

В верхней области главного окна программы распо ложена панель управления. На панели управления расположены кнопки для работы с роликом. Рассмотрим их назначение (см.табл.2):

Таблица 2

DJ

New - создание нового файла анимации

Open - открыть файл в формате gif, который является либо уже готовым роликом ( тогда произойдет его «раскадровка»), либо представляет собой статическое изображение, которое послужит первым кадром нового ролика

Save - сохранить ролик

И

Insert - вставить следующий кадр в выделенный фрейм. Вставляться могут файлы в формате GIF

Save As - сохранить ролик под новым именем

А

Cut - вырезать кадр в буфер обмена

Copy - копировать кадр в буфер обмена

Paste - вставить скопированный кадр из буфера обмена

*1

Delete - удалить выбранный кадр

Select All - выделить все кадры анимационного ролика

Продолжение табл. 2

Move Up/Down - переместить вверх/вниз выбранный кадр по ленте.

Jj Preview - запустить получившийся ролик для просмотра (без сохранения).

1 Help - просмотр помощи.

Панель кадров

В левой части главного окна программы н аходиться панель кадров или лента. На этой панели удобно отражается порядок следования кадров - «раскадровка» ролика -все кадры подписаны и пронумерованы. Кадры на ленте можно выделять, перемещать по ленте, т.е. выстраивать требуемую последовательность кадров в ролике.

Панель настроек

Панель содержит 3 вкладки: Options, Animation, Image.

Вкладка Options при создании простыанимаций практически не используется Не рекомендуется изменять параметры на этой вкладке без особой необходимости.

На вкладке Animation нас будут интересовать пункты Looping, Repeat Count и Repeat Forever. Если мы хотим чтобы анимация повторялась циклически, то должны выбрать пункт looping. С помощью параметра Repeat Count задается количество повторов проигрыша ролика. Если необходимо чтобы ролик повторялся постоянно, то выбираем пункт Repeat Forever. Также на этой вкладке находятся параметры отвечающие за высоту (height) и ширину (width) ролика.

На вкладке Image наиболее важным является параметр Duration (1/100 s), который задает время задержки/показа текущего кадра; задается в мс.

Пример создания простейшего анимационного ролика.

Создадим простейший ролик «Движения тележки». Предварительно следует подготовить, где будут хранится промежуточные изображения нашего ролика - кадры. Назовем ее «Первыйролик».

Шаг №1

На этом шаге мы нарисуем первый кадр нашего будущего анимационного ролика. Для этого запускаем Paint (ПУСК>ПРОГРАММЫ>СТАНДАРТНЫЕ). С помощью этой программы создаем рисунок тележки. Последовательность создания рисунка показана ниже (рис.3 а, б).

Рис. 3, а

Рис. 3, б

Сохраняем получившийся рисунок в файл с именем «кадр 01.GIF» без кавычек.

Итак, мы нарисовали первый кадр. Он будет является основой создания всего ролика.

Шаг №2

На втором шаг е мы нарисуем последующие кадры ролика. Для этого выделяем тележку с помощью инструмента выделения прямоугольной области (рис. 4 а). Немного смещаем вправо (рис. 4 б). Используя инструмент линия, подрисовываем полосу (рис. 4 в). Сохраняем полученный рисунок под именем «кадр02. GIF» также без кавычек.

а) б) в)

Рис. 4 .

Повторяем этот шаг несколько раз, не забывая сохраня ть получившиеся рисунки. В итоге у нас получится серия картинок, которые станут кадрами нашего будущего ролика (рис 5).

Рис. 5

Для дальнейшей работы нам больше не понадобиться Paint, поэтому можем его закрыть.

Прежде чем преступить к следующему шагу, попробуем подвести итог того, что мы уже сделали. Во-первых, мы нарисовали первый кадр ролика. Он самый трудоемкий для разработки, т.к. является основой всей анимации в целом. Во -вторых, мы подготовили все остальные кадры. Их подготовк а была свдена фактичеки к простым изменениям первого, основного, кадра ролика. На этом закончилась самая трудоемкая часть создания будущей анимации.

Шаг №3

Теперь начинается самое интересное: мы приступаем непосредственно к созданию анимации.

Запускаем GIF-аниматор. (nYCK>nPOrPAMMbI>Microsoft Gif Animator> Microsoft

Gif Animator). Нажимаем на кнопку Open —, выбираем папку где мы сохранили все наши картинки, находим файл с именем «кадр01. gif» и нажимаем открыть. Таким образом, мы вставим в программу первый кадр ролика (рис.5, а).

Шаг №4

Добавляем следующий кадр с помощью кнопки INSERT (не клавиша на клавиатуре!) (рис. 5, б).

Этот шаг повторяем столько раз, сколько у нас будет кадров. С помощью кнопки Move Up/Down —I выстраиваем кадры в нужном порядке.

Шаг№ 5

Настраиваем время задержки каждого кадра и другие параметры анимации (рис. 5

в).

а)

б)

Рис. 5

в)

Шаг №6

Конечно, после проделанной работы нам интересно: что же получилось? Чтобы посмотреть то, что у нас получилось, нажимаем на кнопку Preview (рис. 6).

Если нас все устраивает, то переходим к последнему шагу.

-------------------------J-----------

> | ■ 1« | « | № | »11 Fiame 5

Рис. 6

Заключение

Вот так быстро и просто мы создали ани мационный ролик. Ничего сложного не было, только пришлось немного порисовать. Если процесс создания рисунка отнимает слишком много времени, то можно использовать для создания анимаций готовые рисунки. Для этого можно взять учебник по физике и выбрать под ходящий рисунок, которы хотелось бы «оживить». С помощью сканера следует отсканировать рисунок. Затем, открыв отсканированную картинку в Paint (или Photoshop) приготовить первый и последующие кадры бля будущего ролика (рис. 7).

Демонстрационный эксперимент (gif- ашяноцш}

Рис. 7

Такие миниролики м огут оживить любую презентацию, будь то презентация по кинематике или же ядерной физике. Презентации с включенными в ним анимациями будут более интересными и наглядными.

Статья подготовлена в рамках проекта «Информатизация системы образования», реализуемого Национальным фо ндом подготовки кадров по заказу Министерства образования и науки Российской Федерации. Проект финансируется из средств Международного банка реконструкции и развития.