Принципы работы анимированной графики и видео



Скачать 85.82 Kb.
Дата11.07.2014
Размер85.82 Kb.
ТипДокументы
Принципы работы анимированной графики и видео

История компьютерного видео насчитывает всего лет пятнадцать. И это понятно: чтобы хранить полноразмерные фильмы, нужно очень много дискового про­странства, а чтобы его обрабатывать, нужны мощные компьютеры. Как раз пятнадцать лет назад появились достаточно быстродействующие компь­ютеры и достаточно емкие жесткие диски, чтобы обрабатывать и хранить компьютерное видео. И именно в то время возникло понятие "мультимедиа", обозначавшее совокупность текстовых, цифровых, звуковых и видеоданных, объединенных в единое целое.

Давайте выясним, почему для хранения и обработки видео нужно больше ресурсов, чем для обычной компьютерной графики. Вы знаете, что видеофильм можно представить как набор множества непод­вижных изображений (кадров), очень быстро, несколько раз в секунду, сме­няющих друг друга. Так как человеческий глаз не может уследить за сменой одного изображения другим, субъективно этот непрерывный "поток" изо­бражений выглядит как одна движущаяся картинка. Для достижения такого эффекта частота кадров фильма должна быть довольно велика.

Каждый фильм фактически представляет собой огромное количе­ство статичных изображений. Чтобы сохранить их в цифровом виде, нужен носитель весьма большой емкости. Поэтому для сохранения фильмов исполь­зуют алгоритмы сжатия с потерями. Но для распаковки таких фильмов и вывода изображения на экран нужны огромные вычислительные мощности.



Покадровая анимация

Покадровая анимация представляет собой набор изображений различных фаз движения — кадров, прокручиваемых с большой скоростью. Это самый старый и самый надежный способ сохране­ния движущегося изображения на каком-либо носителе (пленке, бумаге, жестком диске, CD). Пример покадровой анимации показан на рис.

Покадровая анимация сродни растровому изображению. И здесь, и там данные сохраняются в виде массива точек, позднее подвергаемого сжа­тию. Отдельные кадры такой анимации сохраняются именно в виде растровых изображений.

Абсолютно все фильмы, накопленные к данному моменту времени человечеством, представляют собой покадровую анимацию. Сам принцип действия киноаппарата основан на фиксации на све­точувствительной пленке множества неподвижных изображений, каждое — через определенный промежуток времени. Двадцать четыре (стандартная частота кадров "большого" кино) раза в секунду киноаппарат приказывает: "Остановись, мгновенье". Из таких мгновений и состоит любая кинолента. Аналогично работает и видеокамера.

Преимущества покадровой анимации.

- очевидность создания. Чтобы изготовить анимационный фильм, нужно нари­совать все входящие в него кадры;

- широкие возможности для создателя.

Недостатки.

- большая трудоемкость создания фильмов;

- большие проблемы, возникающие при сохранении покадровой анимации в цифровом виде.

Вот здесь давайте остановимся. И поговорим о переводе фильмов в цифро­вой вид (оцифровке). Каждый из множества кадров, составляющих фильм, занимает при хранении определенное пространство на диске. Предположим, что это пространство со­ставляет 100 килобайт — для хранения полноцветного изображения высокого разрешения в формате JPEG этого даже маловато. Теперь предположим, что таких изображений у нас 100 000 — такой длинны у нас фильм (100 000 / 24 = 4166 сек = 70 мин). Умножаем 100 на 100 000 и получаем 10 000 000, т. е. примерно 10 гигабайт. Выходит, для хра­нения фильма нам нужна куча компакт-дисков! Этот фильм даже на 2 DVD не влезет! Что делать? Надо сжать фильм. И, если можно, сжать не только са­ми кадры, но и их последовательность, выбросив часть информации, без которой можно и обойтись. И, разумеется, сжать звуковое сопровождение. Для сжатия фильмов используются специальные алгоритмы, реализующие сжатие с потерями. В этом случае при сжатии какая-то часть информации, не очень нужная при воспроизведении, выбрасывается из фильма, за счет чего последний становится заметно меньше. Поэтому для сохранения покадровой анимации применяются растровые форматы. Если сохранить такую анимацию в векторном фор­мате, ее будет практически невозможно сжать с применением одного из применяемых для этого алгоритмов. А такие алгоритмы, как MPEG 4 и DivX, позволяют поместить полноразмер­ный фильм на обычный компакт-диск, т. е. размер сжатого с их помощью видеофайла составляет 600—720 мегабайт. Это уже вполне приемлемые па­раметры. Именно эти два алгоритма и совершили "компьютерно-киношную" рево­люцию, создав высококачественное цифровое кино.



Трансформационная анимация

Взглянем еще раз на рис. и подумаем. Отдельные кадры покадровой анимации сохраняются в виде растровых изображений. В векторном виде сохранять их неудоб­но — об этом уже говорилось. Теперь давайте предположим, что мы все-таки сохранили каждый кадр такой анимации в век­торном виде. Далее, предположим, что мы можем описывать с помощью формул не только форму кривых и прочих графиче­ских примитивов, но и их поведение. Следовательно, мы можем изменить форму "рта", просто изменив нужную формулу. Что у нас получится? А получится у нас трансформационная анимация. От покадровой она отлича­ется тем, что не описывает каждый кадр последовательности отдельно, а сразу задает поведение того или иного графического примитива.

Два кадра анимации, показанной на рис., мы все-таки должны создать сами. Эти кадры, собственно, и описывают анимацию, а именно, что же в ее результате меняется в нашем изображении. Давайте назовем эти два кадра, созданные нами, ключевыми. Сформированные же программой кадры назовем промежуточными (на рис. они показаны бледным цветом). Такая, трансформационная анимация возникла только в последние годы. Фактически трансформационную анимацию соз­дал пакет Flash.

Достоинства:

- Простота создания. Вам нужно только растолковать программе, что и как вы хотите изменить, задать промежуток времени, в течение которого будут происходить эти изменения— и программа сама сформирует за вас нужную анимацию. Вам не придется кропотливо рисовать все входящие в ваш фильм кадры, как это было в случае с покадровой анимацией.

- Исключительная компактность получающегося массива данных. Как вы помните, векторная графика занимает меньше места, чем растровая, так и трансформационная анимация занимает меньше места, чем покадровая. Ведь для хранения нескольких параметров функции, задающей анимацию, нужно меньше места, чем для множества кадров, каждый из которых представляет собой растровое изображение.

- Легкость правки трансформационной анимации. Чтобы исправить что-то в классическом фильме, вам придется перерисовывать или переснимать целые сцены. В случае же трансформационной анимации во многих случаях нужно только изменить пару параметров задающих анимацию.

Недостаток всего один, но зато какой! С помощью покадровой анимации мы можем делать все. А с помощью трансформационной только самые простейшие движения. Все богатство покадро­вой анимации нам в этом случае недоступно. Но трансформационная анимация не претендует на лавры покадровой. Ее задача — простейшие анимационные эффекты, применяемые в каче­стве элементов оформления программ и Web-страниц и для простых, в основном, учебных фильмов.



Основные форматы видеофайлов

1. QuickTime. Один из самых первых формат видеофайлов. Разработан фирмой Apple в конце 80-х годов, предназначался для использования на компьютерах Macintosh, впоследствии был перенесен в операционную систему Windows. Позднее подвергался неоднократным усовершенствованиям. Позволяет хранить и видео-, и аудиоинформацию в одном файле с расши­рением mov. Для сжатия данных используется одноименный алгоритм. Сте­пень сжатия довольно велика, но качество получающегося фильма не очень высоко по сравнению с качеством, обеспечиваемым алгоритмами группы MPEG и DivX. Поэтому формат QuickTime в последнее время теряет свои позиции. За прошедшие десять лет формат QuickTime получил большую по­пулярность, в основном, для создания коротких музыкальных или рекламных видеоклипов. В Web-дизайне применяется крайне редко. Для распространения полноразмерньгх фильмов вообще не применяется.

2. AVI. Формат данных AVI (Audio and Video Interlaced — чередующиеся аудио и видео) был разработан фирмой Microsoft в начале 90-х годов для исполь­зования в мультимедийном программном пакете Microsoft Video for Windows. Для сжатия как аудио-, так и видеоинформации исполь­зуются различные алгоритмы, что обеспечивает формату боль­шую гибкость. Позволяет хранить и видео-, и аудиоинформацию в одном файле с расши­рением avi. Для сжатия данных применяются следующие основные алгоритмы: - Intel Indeo (старый алгоритм, обеспечивающий слабое сжатие, но без проблем работающий на старых компьютерах, сейчас почти не ис­пользуется); - MPEG 1, 2 и 4, в том числе, DivX (в настоящее время распространены наиболее широко). Формат AVI — абсолютный лидер на платформе Windows. Широко исполь­зуется для распространения фильмов различной длительности и назначения. Хорошо подходит для сохранения небольших анимационных роликов, при­меняемых в программах. (В частности, "летающие листочки" в окне копиро­вания Windows хранятся именно в формате AVI.). В настоящее время формат AVI признан устаревшим из-за некоторых огра­ничений (в частности, размер AVI-файла не может превышать 4 гигабайта).

3. MPEG. Этот формат был разработан в начале 90-х годов группой MPEG (Motion Picture Encoding Group — группа кодирования движущегося изображения) для сохранения фильмов, сжатых с использованием алгоритмов, созданных той же группой. Базируется на формате AVI, но лишен его ограничений. Файл формата MPEG имеет расширение dat, mpg, mpe, mpeg, mpl, mp2 или mp4. Как уже говорилось, группой MPEG было разработано три алгоритма для сжатия видеоданных. Перечислим их и кратко опишем. MPEG 1. Самый первый из этого семейства алгоритмов, разработанный еще в начале 90-х. Обеспечивает среднее качество изображения и не очень высокую степень сжатия. Использовался для создания VideoCD. Существует разновидность этого алгоритма, предназначенная для сжатия звука, — mpЗ. MPEG 2. Разработан во второй половине 90-х для записи фильмов на диски DVD. Обеспечивает более высокое качество изображения и степень сжатия, чем MPEG 1. Также используется для создания SuperVideoCD. MPEG 4. Разработан во второй половине 90-х для распростра­нения фильмов через Интернет. Обеспечивает более высокое качество изо­бражения и степень сжатия, чем MPEG 1 и MPEG 2. На сегодня — самый перспективный алгоритм сжатия видеоинформации.

4. DivX. Фактически такого формата не существует. На самом деле, это обычный файл AVI или MPEG, сжатый с использованием алгоритма DivX. Созданный в са­мом конце 90-х годов на основе алгоритма MPEG 4 группой "независимых программистов" (фактически, хакеров), он обеспечивает еще большую степень сжатия при несколько более низком качестве изображения. Файлы сжатые этим ал­горитмом, имеют расширение divx. Формат DivX используется, в основном, для распространения полномет­ражных фильмов на обычных компакт-дисках. Очень часто такие диски содержат пиратские копии фильмов, из-за этого формат DivX считается чуть ли не незаконным, "хакерским", хо­тя в самом его существовании нет ничего противозаконного.

5. WМV. Дальнейшее развитие формата AVI. Разработан фирмой Microsoft в самом конце 90-х годов как часть инициативы Windows Media (создание набора аппаратных и программных средств, направленных на улучшение мультиме­дийных возможностей современных Windows-совместимых компьютеров). Само название этого формата переводится как Windows Media — Video. Видеофайлы, сохраненные в этом формате, имеют расширение wmv или asf. (Существует особая разновидность формата — WMA (Windows Media — Audio), предназначенная для хранения звука, такие файлы имеют расшире­ние wma.)

6. RealMedia. Разработан фирмой RealNetwork в середине 90-х для распространения видео через Интернет. Вероятно, первый видеоформат, ориентированный на ис­пользование в Сети. Подвергался неоднократным усовершенствованиям. Позволяет хранить и видео-, и аудиоинформацию в одном файле с расши­рением rm или smil. Сте­пень сжатия весьма велика, и достигаемое при сжатии качество фильма также достаточно высоко. В настоящее время удерживает довольно большую долю рынка "сетевого ви­део" и терять ее не собирается. В основном, применяется для распространения фильмов различной длительности и назначения и трансляции так называе­мого "интернет-телевидения".

Похожие:

Принципы работы анимированной графики и видео icon1. Определение компьютерной геометрии и графики. Растровая и векторная графика. Классификация по обработки графики
Принципы работы с растровой графикой. Параметры растрового изображения. Растровые графические редакторы
Принципы работы анимированной графики и видео iconВерещагин Валерий Владимирович учитель физической культуры моу «Куриловская гимназия»
Мультимедиа — это интерактивные системы, обеспечивающие работу с неподвижными изображениями и движущимся видео, анимированной компьютерной...
Принципы работы анимированной графики и видео iconАдминистрация города ижевска обзор материалов в сми. Материалы за период с 27 января по 2 февраля 2012 г
Удмуртии согласовываются графики проведения видео-собеседований, в дальнейшем эти графики будут размещены в информационных залах...
Принципы работы анимированной графики и видео iconОоо телекомпания «Луч» Ш. И. Султанов
Видео открытка статичная (без выезда к заказчику) с элементами компьютерной графики
Принципы работы анимированной графики и видео iconПрограмма для создания и обработки растровой графики с частичной поддержкой векторной графики
Использование свободного программного обеспечения при изучении компьютерной графики в школе
Принципы работы анимированной графики и видео iconФункции и их графики
Тема первой контрольной работы «Функции и их графики». Данная работа содержит пять заданий, два (а в некоторых вариантах три) задания...
Принципы работы анимированной графики и видео iconФункции и графики в экзаменационных заданиях при подготовки к гиа
Цель: повторить, обобщить пройденный материал по теме «Функции и графики для решения заданий», «Кусочные графики», «Графические задания...
Принципы работы анимированной графики и видео iconОтчет по исследовательской работе Тема: Технология сжатия видео
Также программа имеет встроенный видео редактор, с помощью которого можно наносить водяные знаки, обрезать и соединять видеофрагменты,...
Принципы работы анимированной графики и видео iconПрограмма дисциплины технологии компьютерной графики
По окончании обучения Вы сможете уверенно работать в профессиональных прикладных пакетах обработки растровой графики Adobe Photoshop...
Принципы работы анимированной графики и видео icon1. история 3Д графики 2
После защиты диссертации на тему «Наука компьютерной графики» Сазерленд и доктор Дэвид Эванс (David Evans) открывают в университете...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org