Аппаратные и программные средства разработки мультимедийных продуктов

·        Animation Works Interactive

        Пакет 2D-анимации Animation Works Interactive фирмы Gold Disk использует нетрадиционные и смешанные техники. Он позволяет импортировать растровые изображения, имеет хороший набор инструментов для работы с траекториями, а полученную анимацию может комбинировать со звуком и цифровым видео, применяя профессиональные эффекты.

·        Animo

        Пакет Animo фирмы Cambridge Animation Systems воспроизводит технику традиционной анимации “один к одному” и поэтому очень популярен среди профессиональных “некомпьютерных” мультипликаторов, в том числе российских.

·        Tic Tac Toon

        Еще одна из профессиональных программ двумерной анимации. Программа Tic Tac Toon фирмы ToonBoom для SGI имеет потенциал близкий к Animo.

·        Elastic

        Хорошим дополнением к анимационным программам является сплайновый пакет Elastic Reality фирмы ADSG, предназначенный для двумерных деформаций и превращений (морфинга) кино и видеоматериала. Пакет работает с замкнутыми и незамкнутыми кривыми, позволяет управлять степенью прозрачности объектов, сглаживать их контуры и применять спецэффекты.

                       

3. 3D-графика и анимация

 

        Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную: необходимо создать каркасы объектов, определить материалы, их обтягивающие, скомпоновать все в единую сцену, установить освещение и камеру, а затем задать количество кадров в фильме и движение предметов. Движение объектов в трехмерном пространстве задается по траекториям, ключевым кадрам и с помощью формул, связывающих движение частей сложных конструкций. После задания нужного движения, освещения и материалов запускается процесс визуализации. В течение некоторого времени компьютер просчитывает все необходимые кадры и выдает готовый фильм.

        Недостатком является чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.

        Для создания реалистичных трехмерных изображений используются различные приемы. Для создания “неровных” объектов, например, волос или дыма, используется технология формирования объекта из множества частиц. Вводится инверсная кинематика и другие техники оживления, возникают новые методы совмещения видеозаписи и анимационных эффектов, что позволяет сделать сцены и движения более реалистичными.

        Кроме того, технология открытых систем позволяет работать сразу с несколькими пакетами. Можно создать модель в одном пакете, разрисовать ее в другом, оживить в третьем, дополнить видеозаписью в четвертом. И, наконец, функции многих профессиональных пакетов можно сегодня расширить с помощью дополнительных приложений, написанных специально для базового пакета.

·        3D Studio MAX

        Один из самых известных пакетов 3D-анимации производства фирмы Kinetix. Программа обеспечивает весь процесс создания трехмерного фильма: моделирование объектов и формирование сцены, анимацию и визуализацию, работу с видео. Программа претендует на роль конкурента мощным пакетам для рабочих станций SGI. Интерфейс программы един для всех модулей и обладает высокой степенью интерактивности. 3D Studio MAX реализует расширенные возможности управления анимацией, хранит историю жизни каждого объекта и позволяет создавать разнообразные световые эффекты, поддерживает 3D-акселераторы и имеет открытую архитектуру, то есть позволяет третьим фирмам включать в систему дополнительные приложения.

·        TrueSpace

        Пакет TrueSpace фирмы Caligari предназначен для трехмерной анимации и отличается легкостью в использовании, гибкостью в управлении формами,

поддержкой  сплайнов и булевых операций над  объектами. Это пакет 3D- моделирования, анимации и рендеринга. Новаторский интерфейс показывает

линейки инструментов прямо в 3D-пространстве и выравнивает их по объекту, кроме того, они контекстно-зависимы. TrueSpace имеет встроенный язык сценариев (Python). Расширения (Plugin) и открытость архитектуры позволяют увеличить возможности пакета.

·        LightWave3D

        Пакет LightWave 3D, созданный фирмой NewTek имеет дружественный интерфейс, сильные средства моделирования, анимации и визуализации, хорошую библиотеку объектов и текстур, а также разрешает создавать VRML-файлы, что позволяет работать с ним в сети. По своим функциональным возможностям близок к 3D Studio MAX.

·        ElectricImage

        Пакет Electric Image фирмы Animation System, включает большой комплекс анимационных средств, спецэффекты, инструментарий для работы со звуком и генератор шрифтов с настраиваемыми параметрами. Хотя у этой программы нет средств моделирования, но зато есть возможность импорта свыше тридцати различных форматов моделей. Пакет также поддерживает работу с иерархическими объектами и средствами инверсной кинематики.

·        SoftImage3D

        Программа фирмы Softimage работает на платформах SGI и Windows NT. Она поддерживает моделирование на базе полигонов и сплайнов, создание спецэффектов, работу с частицами и технологию переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей. Высокопрофессиональный пакет 3D-анимации. Доступны такие инструменты, как моделлинг, анимация и рендеринг, позволяющие применять их в создании спецэффектов в фильмах, телепередачах, играх.

·        Ray Dream Studio

        Программа обеспечивает набор профессиональных инструментов для 3D-дизайна и анимации. Пользователи могут создавать различные модели с использованием булевых операций и деформаций. К этим моделям можно применять различные текстуры или видеоизображения, а также рисовать прямо на их поверхности. Полнофункциональная анимация использует нерезкость движений для придания им реалистичности. Параметры визуализации позволяют не только задавать направления лучей, но и придавать изображению вид рисованного мультфильма.

·       Maya

        Пакет трехмерной анимации фирмы Alias|Wavefront. Его средства моделирования, поддерживающие работу со сложными иерархическими объектами и поверхностями, представляют собой один из наиболее мощных и удобных комплексов инструментов создания объектов на основе полигонов и, главное, сплайнов. Пакет позволяет создавать реалистичные образы, в частности, благодаря отличным возможностям освещения — направленного и рассеянного, с использованием бликов и других эффектов. Пакет поддерживает богатые средства затенения и техники придания реалистичности поверхностям, которые позволяют оживить гладкие и жесткие конструкции, неизбежно выдающие свое компьютерное происхождение. Maya содержит богатые инструменты анимации объектов, источников света и камер, отличный инструментарий для работы с частицами и автоматизации анимации. Анимация в пакете создается на основе ключевых кадров, инверсной кинематики и с помощью технологии переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей, что позволяет получить очень естественные движения объектов.

·        Painter3D

        Это полнофункциональный пакет 3D-моделирования. Painter 3D дает возможность применять к объектам текстуры, удары, свет, отражение и свечение, а также позволяет автоматически обновлять текстуры. Кроме всего прочего, этот пакет поддерживает расширения (Plugin), что дает возможность, использовать множество стандартных и дополнительных спецэффектов. В пакет входят дополнения для Ray Dream Studio и 3D Studio MAX. Возможен также импорт (экспорт) объектов из форматов OBJ, DXF или 3DMF.

·        SoftF/X Pro

        Это пакет для 3D-моделирования, рендеринга и анимации. Поддерживает написание скриптов, в частности Script Renderer. Позволяет создавать видео из обычного фотографического материала, путем применения дополнительных спецэффектов. Новая версия включает такие возможности, как: трассировка лучей, анимация скелетов с учетом законом кинематики, совмещение отображаемых образов и теней, специальные эффекты переходов. А также 40 видеоэффектов, в том числе затуманивание, монохромность, негатив, тонирование, картинка в картинке, увеличение, уменьшение, направление по сторонам, поворот, шум и другие.

                                                    

4. Видео

 

        В настоящее время существует два типа видео: аналоговое и цифровое.

Аналоговый  видеосигнал в телевидении содержит 625 строк в кадре при соотношении размера кадра 4 х 3, что соответствует телевизионному стандарту.

        Этот сигнал является композитным и получается сложением яркостного сигнала Y, сигнала цветности (два модулированных цветоразностных сигнала U и V) и синхроимпульсов. Так как глаз человека менее чувствителен к изменениям оттенков цвета, чем к изменениям яркости, то цветовая информация может передаваться с меньшей четкостью. Поэтому в телевизионном сигнале, где каждый цвет описывается тремя составляющими: красной (R), зеленой (G) и синей (B), на их базе формируются сигнал яркости Y и цветоразностные сигналы U и V, причем последние передаются с разрешением, в два раза меньшим, чем Y. В телевизионном приемнике эти сигналы декодируются, и восстанавливается

исходный RGB-сигнал.

        В бытовых видеомагнитофонах для простоты декодирования сигналов объем информации в них ограничивается, что ведет к уменьшению четкости изображения и снижению числа строк до 240. Такое решение используется в форматах VHS и Video-8.

        Более качественный результат получается при передаче двух композитных сигналов: яркости вместе с синхроимпульсами (Y) и модулированных цветовых сигналов (C). При этом обеспечивается разрешение в 400 линий. Такому решению соответствуют форматы записи S-VHS и Hi-8. Только при переходе к компонентному сигналу, в котором все три составляющих — Y, U и V — передаются отдельно, можно достичь наиболее высокого качества.

        Такой сигнал используется в профессиональной аппаратуре формата Betacam, что позволяет получить разрешение до 650 линий.

        Цифровое видео первоначально представляло собой преобразованный в цифровой формат аналоговый сигнал, в котором данные о серии изображений сохранялись на каком-либо запоминающем устройстве. Появление цифровых видеокамер позволило получать сигнал сразу в цифровой форме. Для них был разработан новый цифровой формат записи на магнитную ленту — DVC (Digital Video Cassette) или DV (Digital Video). Это компонентный формат представления сигнала, который обеспечивает разрешение по горизонтали 500 линий. Оцифровка осуществляется с разрешением 720 х 576 согласно схеме 4:2:0 (каждый кадр содержит 720 х 576 значений яркости Y и по 360 х 288 значений цветоразностных сигналов U и V). Благодаря раздельной записи видео и звука формат DV позволяет добавлять звуковое сопровождение после завершения записи или редактирования видео, а также перезаписывать звук.

        Для телевидения также разработан новый цифровой стандарт HDTV (High Definition Television), который обеспечивает 1200 строк разрешения при

соотношении размера кадра 16х9 по горизонтали  и вертикали.

        Для уменьшения объема цифровых видеофайлов используют методы сжатия данных, которые базируются на математических алгоритмах устранения, группировки и усреднения схожих данных, присутствующих в видеосигнале. Существует большое количество разнообразных алгоритмов сжатия, включая Compact Video, Indeo, Motion-JPEG, MPEG, Cinepak, Sorenson Video. Все они могут быть разделены на следующие категории.

        Обычное сжатие (в режиме реального времени). Система оцифровки видеосигнала с одновременным сжатием. Для качественного выполнения этих операций требуются высокопроизводительные специальные процессоры. Большинство плат ввода/вывода видео на PC пропускают кадры, что нарушает плавность изображения и его синхронизацию со звуком.

       Симметричное сжатие. Оцифровка и запись производится при параметрах последующего воспроизведения (например, разрешение 640 х 480 при скорости 30 кадров в секунду).

        Асимметричное сжатие. Обработка выполняется при существенных затратах времени. Так, отношение асимметричности 150:1 указывает, что 1 минута сжатого видео соответствует затратам на сжатие в 150 минут реального времени.

        Сжатие с потерей или без потери качества. Все методы сжатия приводят к некоторой потере качества. Существует только один алгоритм (разновидность Motion-JPEG для формата Kodak Photo CD), который выполняет сжатие без потерь, однако он оптимизирован только для фотоизображений и работает с коэффициентом 2:1.