Назад лаборат0рная работа № 8 Создание анимации в среде mathcad

Целью данной работы, является обучение студентов применению в пакете MATHCAD методов анимирования графического материала.

Введение.

Mathcad предусматривает возможность анимации графиков и результатов вычислений путем создаия AVI-файов и вставки их в документ Mathcad. Воспроизводятся созданные AVI-файлы встроенными в Windows средствами.

Создание анимации.

Для создания анимации в Mathcad имеется встроенная переменная FRAME, которая и предназначена только для создания анимационных клипов. FRAME принимает целочисленные значения от 0 до n и должна быть включена в расчетное выражение так, чтобы с

Рис. 8.1. Вид анимированного графика со стандартным проигрывателем.

изменением FRAME изменялся вид соответствующего графика. Фактически, значением FRAME является номер кадра. Значение переменной FRAME обычно задается не в документе Mathcad, а в диалоговом окне, открывающемся командой ViewAnimate (Вид Анимировать). Перед созданием анимационного клипа убедитесь, что в меню Math (Математика) включен режим автоматических вычислений.

BHИMAHИE Среди ниже прилагаемых файлов примеров, относящихся к этой теме, имеется несколько графиков. Чтобы сделать из них анимационные клипы, нужно задать в операторе FRAME, соответствующее число кадров.

Рассмотрим процесс создания анимации.

1. Введите переменную FRAME в математическое выражение, определяющее вид графика (рис. 8.1).

2. Выберите команду View Animate (Вид Анимировать). 3. После открытия диалогового окна анимации курсором выделите нужный фрагмент изображения.

4. В диалоговом окне задайте общее число кадров и частоту их воспроизведения. Установленное по умолчанию число 10 - слишком большая скорость воспроизведения кадров. Лучше установить 2 - 3 кадра в секунду, иначе «кино» про- длится всего 1 секунду.

5. Щелкните на кнопке Animate (Анимация) и наблюдайте за созданием кадров. После завершения этого процесса появится окно проигрывателя видеофайлов. В этом окне, щелкнув на соответствующей кнопке (см. рис. 8.1), можно установить размер окна фильма и скорость воспроизведения. Размеры окна можно изменить

Рис. 8.2. Подготовка анимации

и обычным способом, то есть, растягивая его за угол мышью. Однако при этом пропорции окна могут измениться. Созданный клип можно сохранить, щелкнув в окне Animate (Анимация) на кнопке Save Аs (Сохранить как), и использовать вне документа Mathcad.

6. Сохраненный как AVI-файл клип нужно вставить в документ Mathcad. Для этого в главном меню Mathcad выберите команду Insert  Object (Вставка  Объект), в открывшемся окне Вставка объекта установите переключатель Создать из файла, выберите нужный файл, щелкнув на кнопке Обзор (рис. 8.3). Желательно также установить флажок Связь. Это позволит редактировать AVI-файл непосредственно из документа Mathcad.

Если в окне Вставка объекта установить флажок в виде значка и щелкнуть на кнопке ОК, то на месте курсора в документе Mathcad появится значок AVI-файла. Двойной щелчок мышью на этом значке вызовет появление проигрывателя видеофайлов и воспроизведение анимации. Если флажок в виде значка не устанавливать, то после щелчка на кнопке ОК на месте курсора в документе Mathcad появится картинка с первым кадром AVI-файла. Двойной щелчок мышью на картинке вызовет появление проигрывателя видеофайлов и исполнение анимации.

Рис. 8.3. Переход к редактированию AVI-файла

Вставленный в документ AVI-файл можно редактировать. Для этого щелкните на объекте (значке или картинке) правой кнопкой мыши и в появившемся контекст- ном меню выберите команду Связанный объект: Видеозапись  Правка, как показано на рис. 8.3.

В открывшемся окне редактирования желательно установить флажок Автоповтор, тогда «кино» будет длиться бесконечно долго, до тех пор, пока вы не щелкните мышью вне объекта.

Файлы анимации (AVI-файлы) обычно занимают много места на диске. Mathcad позволяет сохранить их в сжатом формате. Перед созданием анимации можно выбрать, какие методы сжатия использовать и сжимать ли файл вообще. Для этого в диалоговом окне Animate (см. рис. 8.1) щелкните на кнопке Options (Параметры) и в раскрывающемся списке открывшегося окна Compressor Options (Параметры сжатия) выберите один из вариантов сжатия видеоданных или пункт полные кадры (без сжатия), как показано на рис. 8.5.

ВНИМАНИЕ: При создании анимационных клипов рекомендуется отключить автоматическое масштабирование графика, так как возможны скачки изображения при изменении масштаба. По осям графика введите числовые значения вручную.

Рекомендую вставить анимационный клип в документ Mathcad не в виде значка, а в виде картинки. После этого график, с которого сделан клип, можно удалить.

Рис. 8.4. Выбор меню вставка объекта.

Двойной щелчок мышью в области объекта приведет к воспроизведению клипа. Много интересных примеров анимации объектов (графиков и числовых данных) приведено в Центре документации Mathcad. Несколько примеров анимации графиков и числовых данных имеется в следующем разделе.

Рис.8.5. Диалоговое окно вставки объекта.

.

Выполнение работы.

Выше приведен пример решения задачи

В пакете Mathcad соответствующие блоки будут выглядеть следующим образом:

2. Вводим начальные условия:

Вид изменения функции во времени может быть представлен на графике (см.рис.8.1).

Содержание отчета

Отчет к лабораторной работе должен включать следующие разделы:

• математическая постановка задачи;

• алгоритм задачи;

• Привести абсолютную и относительную ошибки!

Контрольные вопросы.

7. Как решается задача о построении анимированной функции одной независимой переменной?

8. Почему не всегда можно решить задачу аналитически (учитывая использование численных методов для приближенного решения трансцендентных уравнений y^’(x) = 0)?

9. Как будет выглядеть программа реализации поиска минимума на анимированном графике?

Варианты заданий.

Найти решение функции y = f(x) на отрезке [a, b] методом Рунге-Кута, в соответствии с вариантом заданным преподавателем. Сравнить результат с точным значением (решением методом Ньютона-Лейбница), оценить абсолютную и относительную погрешности вычислений.

Таблица вариантов 8-1

(Создать анимацию по табл. 7-1для своего варианта)