计算机科学教育周是 12 月 7 日至 13 日。为了纪念这个日子,Dototot 将推出新的Hello World视频系列,涵盖计算机科学的基础知识。这 10 集节目跟随高智能机器人主持人 Unique ID,在The Hello World Program节目中,探索从二进制到人工智能等一系列主题的冒险之旅。新视频融入了广泛的媒体形式,从传统的手绘动画和定格动画到 Arduino 驱动的机器人和 3D CG。
我们许多最难忘的教育经历都涉及动手活动。在开发The Hello World Program时,我们试图整合我们年轻时学到的技能,将模拟和数字媒体结合在一起。纸工艺和编程看起来可能相去甚远,但程序化问题解决、概念实现和批判性思维的潜在原则是相同的。不是每个人都需要成为计算机科学家,但在当今时代,我们认为每个人都应该理解基础知识。我们的目标是让所有年龄段的孩子都能轻松愉快地学习计算机科学的基础知识。
我们最初的目标是完全使用免费和开源软件制作The Hello World Program,这给我们带来了一系列挑战。并非所有专业的媒体制作软件都有 FOSS 等效产品,这需要我们有一定的灵活性和创造力。我们提倡 FOSS,因为它使任何年龄、背景或预算的人都能够以最少的设备和一些手工用品创作专业的媒体内容。
从 RMS 到 Aramis

无论是制作木偶原型还是编程平台,两者都是迭代过程,在开发过程中需要进行增量测试。我们始终从铅笔和纸上的草图开始每个项目。在这里,您可以看到我们为开发 Aramis(Superusers: The Legendary GNU/Linux Show 中的明星之一)所做的首次设计尝试。

经过大量的反复试验,我们扫描草图图案并将它们导入 Inkscape,在那里我们创建最终设计。Inkscape 为各种设计情况(从印刷媒体到网站和动画)提供了一个用户友好的矢量图形编辑器。它类似于 Adobe Illustrator,只是它是免费和开源的。
艺术 + 数学 = 3D CGI

由 dototot.com 提供。CC BY-NC-SA 4.0。
我们认为绘画是创作者需要掌握的最重要的技能。你不必画得好,你只需要去做(但秘密是,你做得越多,你就越好)。即使在 3D 建模时,我们也从草图开始。这是 BIOS,一个受柴郡猫启发的新角色,出现在即将上映的剧集What's Inside My Computer?中,在 Blender 中设计和渲染。Blender 是一个非常强大的免费和开源 3D 建模和动画程序。它也可以用作视频编辑器和合成器,甚至配备了自己的游戏引擎。它在功能上可以与专有的 3D 动画应用程序相媲美,但学习曲线非常陡峭。
但我们并非所有的草图都用铅笔和纸来完成。我们最近爱上了 Krita。我们受 Mighty Boosh 启发的动画中的图画是 Krita .png 和在牛皮纸上用记号笔手绘的插图的均分,在 GIMP 中拍照并进行白平衡处理。GIMP 很容易成为最受欢迎的 FOSS 图像处理程序。它与 Photoshop 一样强大,但通常需要额外的步骤才能达到 Photoshop 用户单击按钮即可获得的相同结果。它可以作为数字绘画画布使用,但优秀的 Krita 更适合用于此目的。
木偶:最初的机器人

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对于即将发布的剧集Powers of 2,我们设计和制造了机器人木偶(而不是木偶机器人),使用了 Arduino、伺服电机、LED 和纸板。我们以傻朋克乐队为原型设计了这些机器人,并将它们称为“Craft Punk”。我们在 Blender 中模拟了头部,并展开、导出和打印了 3D 网格,以便在纸板上描绘和切割,然后用大量的电线和热熔胶组装起来。

每个机器人的电子元件都是一个 Arduino、大约 30 个 LED 和两个伺服电机,一个用于头部,一个用于手部。脚本相对简单,由六个左右的函数组成,这些函数结合了 Arduino 的基本知识,例如 LED 和伺服电机的扫描。

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材质设计

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我们的 HTML 系列节目Daisy's Web Development Diary是一个视频日记,由火热的狐狸 Daisy 主持,以定格纸工艺动画为特色。由于使用块状 HTML 元素构建网页并使用 CSS 调整样式就像高技术的数字剪贴簿,因此纸工艺美学自然而然地适合该系列节目。
我们即将推出的编程剧集以定格动画折纸蚱蜢的形式庆祝令人惊叹的 Grace Hopper。在教导主持人 Unique ID 和 Guido 人类状况之后,Grace 跳跃穿过一系列超现实的彩色纸景观。

这些场景是用多个悬挂在金属丝结构上的折纸蚱蜢拍摄的,这些金属丝结构后来在 Lightworks 中被遮盖。

定格动画模仿了视频中通过对每一帧进行分期而产生的运动错觉。由于这个过程非常简单,因此它是一种非常容易使用的媒介。你只需要一台相机和一些要动画化的物体,但是你的相机必须具有每个设置的手动控制功能,以保持一致的曝光。此外,灯光和三脚架几乎是必需品。即使位置、光线或曝光的细微变化也会导致最终视频的剧烈变化。
定格动画的这些潜在缺陷使得传统的手绘动画更加容易使用。制作铅笔测试动画唯一需要的设备是扫描仪和一叠打印纸。这个过程非常劳动密集,因为每一帧都必须手工绘制。

数字 2D 动画软件消除了逐帧创建动画的需要,关键帧可以自动修改元素随时间的变化。我们使用 Synfig,一个跨平台的 FOSS 动画工作室,来创建剪纸风格的动画。我们的 Synfig 动画是数字和模拟媒介的混合体,结合了在 Inkscape 中创建的矢量图形以及扫描的木偶和纹理。

构建你自己的 FOSS 工具包
我们演示的所有内容对于有创造力的人来说都很容易获得。制作数字动画你真正需要的只是一台电脑。如果你打算进行任何视频制作或定格动画,你将需要更多的设备。我们推荐 DSLR 相机,因为它具有多功能性。DSLR 可以用于视频、定格动画和静态摄影。即使没有三脚架和灯光也可以,但有了它们,一切都会看起来好 200%——即使你的“灯光套件”由廉价的五金店工作灯组成。

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你很可能已经有一个内置在打印机中的体面的平板扫描仪,所以不用担心寻找更好的东西。扫描仪非常适合捕捉纹理和图画,用于数字动画,甚至可以重新用于定格动画。
你可能已经注意到我们上面没有讨论视频编辑。我们很快遇到了寻找专业级 FOSS NLE 的困难,最终选择了 Lightworks,这款获得奥斯卡和艾美奖的视频编辑器,虽然它是一个很棒的软件包,但尚未兑现其开源的承诺。免费版本的 Lightworks 与专业版几乎相同,但在导出选项方面有相当大的限制。Linux 上有许多免费和开源的视频编辑器,但没有一个提供必要的功能使其成为可行的竞争对手。
引人入胜的教育
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