19. Современные графические пакеты

Цифровые изображения подразделяются на две категории: растровые и

векторные. Они существенно отличаются по способу представления

графической информации.

Растровое изображение – это файл, который содержит изображение в

виде сетки либо мозаики цветных точек, или пикселей (рис. 1а, см. цветную

врезку). Термин пиксель (pixel) получился в результате сокращения английского

словосочетания элемент рисунка (picture element). Элемент рисунка – это

наименьшая часть рисунка, т.е. ячейка сетки матрицы. Большое количество

тесно упакованных пикселей создают иллюзию цельного рисунка. Каждый

пиксель обладает единственным параметром – цветом.

Основным недостатком растровых изображений является значительный

объем занимаемого ими дискового пространства и сложность

масштабирования. Вместе с тем растровая графика позволяет передавать

мельчайшие оттенки и полутоновые переходы, поэтому ее используют в тех

случаях, когда необходимо получить фотореалистичные изображения.

Не все компьютерные изображения являются растровыми. Некоторые

создаются на основе математических данных, которые описывают точки,

кривые и цвета. Программы создания и редактирования векторной графики

оперируют с объектами.

Чтобы векторный редактор мог нарисовать отрезок прямой, ему

достаточно располагать информацией о координатах начала и конца линии

(четыре числа), кодом, который определяет, что для построения фигуры нужно

использовать уравнение прямой (у=а+bx), и числом, определяющим цвет

линии. При изменении длины прямой изменятся только координаты ее начала и

конца, которые все равно будут занимать тот же самый объем памяти

компьютера. Соответственно, для построения окружности уравнение прямой

заменяется уравнением окружности.

Графи́ческий паке́т — набор программ для работы с компьютерной графикой. Основным отличием от графического редактора, является максимальная функциональность, обеспечиваемая внутренними средствами, без подключения сторонних утилит. Как правило, помимо основной программы, в графический пакет входит ряд вспомогательных приложений, обеспечивающих интеграцию пакета и обеспечивающих взаимодействие с другими программами. Например, в коммерческий пакет Corel Graphics Suite входит редактор векторной графики Corel Draw, редактор растровой графики Corel Photo Paint, программа, для перевода растровых изображений в векторную Corel Trace и ряд дополнительных утилит, вроде Corel Capture. Таким же образом, в пакет Adobe Photoshop, помимо базовой программы, входит Adobe ImageReady — программа, ориентированная на подготовку изображений для Web. В случае с трехмерной графикой, в составе пакета 3ds Max имеются рендереры Mental Ray, Scanline, а также сервер/клиент распределенного просчета изображения Backburner, позволяющий выполнять просчет сцен целым кластером серверов.

20. Использование возможностей компьютерных технологий по подготовке аудио, видео фрагментов и анимации

Компьютерное цифровое видео представляет собой последовательность цифро­вых изображений и связанный с ними звук. Элементы видео хранятся в цифро­вом формате. Существует множество способов захвата, хранения и воспроизве­дения видео на компьютере.

Цифровое видео характеризуется четырьмя основными величинами: частота кад­ров, экранное разрешение, глубина цвета и качество изображения.

Частота кадров. Стандартная скорость воспроизведения видеосигнала 30 кадров/с (для кино этот показатель составляет 24 кадра/с). Каждый кадр состоит

из определенного количества строк, которые прорисовываются не последова­тельно, а через одну, в результате чего получается два полукадра. Поэтому каж­дая секунда аналогового видеосигнала состоит из 60-ти полукадров. Такой про­цесс называется interlaced видео.

В мониторе компьютера для прорисовки экрана использован метод «про­грессивного сканирования», при котором строки кадра формируются последо­вательно, сверху вниз, а полный кадр прорисовывается 30 раз каждую секунду. Подобный метод получил название non-interlaced видео. В этом заключается основное отличие между компьютерным и телевизионным методом формиро­вания видеосигнала.

Глубина цвета. Этот показатель является комплексным и определяет коли­чество цветов, одновременно отображаемых на экране. Компьютеры обраба­тывают цвет в RGB-формате (красный-зеленый-синий), в то время как видео использует и другие методы. Одна из наиболее распространенных моделей цвет­ности для видеоформатов YUV. Каждая из моделей RGB и YUV может быть представлена разными уровнями глубины цвета (максимального количества цветов).

Для цветовой модели RGB обычно характерны следующие режимы глуби­ны цвета: 8 бит/пиксел (256 цветов), 16 бит/пиксел (65 535 цветов) и 24 бит/ пиксел (16,7 млн цветов). Для модели YUVприменяются режимы: 7 бит/пиксел (4:1:1 или 4:2:2, примерно 2 млн цветов), и 8 бит/пиксел (4:4:4, примерно 16 млн цветов).

Экранное разрешение или, другими словами, количество точек, из которых состоит изображение на экране. Мониторы PC и Macintosh обычно рассчитаны на базовое разрешение в 640 х 480 точек (пикселей), но прямой связи между разрешением аналогового видео и компьютерного дисплея нет.

Стандартный аналоговый видеосигнал дает полноэкранное изображение без ограничений размера, присущих компьютерному видео. Телевизионный стан­дарт NTSC (National Television Standards Committee), используемый в Северной Америке и Японии, предусматривает разрешение 768 х 484. Стандарт PAL (Phase Alternative), распространенный в Европе, имеет несколько большее разреше­ние — 768 х 576 точек.

Разрешение аналогового и компьютерного видео различается, поэтому при преобразовании аналогового видео в цифровой формат может масштабировать­ся изображение, что приводит к потере качества.

Качество видеоизображения — наиболее важная характеристика. Требо­вания к качеству зависят от конкретной задачи. Иногда достаточно, чтобы кар­тинка была размером в четверть экрана с палитрой из 256 цветов (8 бит), при скорости воспроизведения 15 кадров/с. В других случаях требуется полноэкран­ное видео (768 х 576) с палитрой в 16,7 млн цветов (24 бит) и полной кадровой разверткой (24 или 30 кадров/с).

Нелинейный видеомонтаж. Использование анимационных и видеоконт­роллеров позволяет воспроизводить цифровое видео в режиме реального вре­мени непосредственно с диска компьютера. Система нелинейного монтажа со­стоит из компьютера, в который вставлены специальные платы и видеомагнито­фона. С видеомагнитофона видео и звук записываются на жесткий диск компь­ютера, при этом они оцифровываются и сжимаются. С помощью монтажных программ можно склеивать и вырезать различные фрагменты, менять их поря­док, добавлять различные эффекты в места склеек, накладывать титры, графи­ку, менять звуковые дорожки и т.д. По окончании монтажа готовый ролик за­писывается на видеокассету.

Современные средства обработки видео, звука, монтажа, анимации и других спецэффектов позволяют использовать богатый набор приемов при создании компьютерных фильмов.

• свободное движение виртуальной камеры (парение, облеты тел и предметов, движение сквозь поверхность твердых тел; переходы в одном кадре от мак- ро к микро; игра масштабами, создающая смену условий восприятия и ощу­ щение «плавающего масштаба»);

• морфинг (плавная трансформация одного объекта в другой);

• эффект призрачности (воспроизведение при движении тела одновременно нескольких предыдущих и/или последующих фаз движения, например, изоб­ ражение медленно тающего шлейфа);

• имитация особых материалов и покрывающих поверхностей (прозрачные объекты, зеркальные поверхности);

• создание объектов с парадоксальными свойствами (резинометалл, твердо- жидкостные объекты и др.);

• виртуальный интерьер, ландшафт, архитектура (например, парящие в воз­ духе арки);

• виртуальный объект или персонаж; (дезинтегрированный персонаж;, части которого сохраняют группировку, не будучи соединенными между собой сочленениями);

• игры с силами гравитации (левитация тел, замедленные парения, вращения тел);

• максимальная цветовая насыщенность;

• использование каркасных моделей и фрактальных покрытий;

• предельное насыщение кадра динамическими планами, композиционными деталями, элементами, объектами;

• использование космической атрибутики (атмосферные слои, звездное небо, облака, метеориты, болиды, газовые туманности и т.д.);