36282

Мультимедиа технология. Трехмерная графика и анимация. Видео. Форматы видео файлов. Стандарты сжатия MPEG

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

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 MX Один из самых известных пакетов 3Dанимации производства фирмы Kinetix.

Русский

2013-09-21

37 KB

6 чел.

72 Мультимедиа технология. Трехмерная графика и анимация. Видео. Форматы видео файлов. Стандарты сжатия MPEG.

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.

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.

Видео воспроизводится кадрами с частотой 30 кадров в секунду. Будем считать, что каждый кадр воспроизводит одну страницу текста в течении 3 минут, которые надо, чтобы прочитать ее.

Один кадр - это один экран компьютера. Графическая информация кодируется точками и цветом. Обычно сейчас на экране размещают 800х600 точек. В каждой точке еще кодируется и цвет, как минимум три байта на точку. Таким образом необходимо:

60х300 сек х 30 раз в сек х 800х600 точек х 3 байта = 77 600 000 000 или примерно 77 Гб.

Памяти любого персонального компьютера здесь не хватит.

На самом деле видеофайлы никогда не хранятся в виде последовательности байтов, всегда применяют сложные алгоритмы сжатия, что приводит к уменьшению файлов в 50 – 100 раз, но повышает требования к быстродействию компьютеров для кодирования – раскодирования «на лету»

Видео файлы.

Для записи видеоинформации наиболее широко распространенными  видами файлов являются файлы с AVI  и MPEG. Формат  файлов AVI создан для видеоприложений фирмой Microsoft (расширение .avi), формат  MPEG1-2-3-4 разработан международной группой экспертов при поддержке ISO . Файлы содержат запись реальных видеоизображений (видеофильмов) со звуковым стереофоническим сопровождением. Разумеется, такие файлы наиболее объемные - запись минутного видеоролика занимает несколько Мбайт,

В последнее время все чаще применяется стандарт MPEG как более эффективный. Он позволяет достичь скорости передачи данных до 1,5 мб./сек (MPEG 1) или до 10 мб./сек. (MPEG 2). Суть этого метода сжатия в том, что весь экран разбивается на большое количество прямоугольников и от кадра к кадру передается и кодируется только та информация, которая изменялась, а тот элемент, который не менялся передается в новый кадр неизменным. Например, если сцена видеофильма содержит диалог двух людей на фоне комнаты, передается только информация о положении головы собеседников, рук и т.д., а обстановка комнаты передается из предыдущего кадра. Таким образом достигается сжатие информации в несколько десятков раз.

Для записи видеофайлов (создания AVI и MPEG-файлов) необходимо оснащение ПК еще одной дорогостоящей платой - видеоадаптером класса VideoBlaster для ввода в ПК и обработки стандартных видеосигналов от телевизора, видеомагнитофона или видеокамеры. Для работы такой платы нужно и специальное программное обеспечение, оно, как правило, поставляется вместе с видеоадаптером или входит в состав операционной системы.. Выпускаются и видеоадаптеры типа телевизионных тюнеров. Они принимают сигналы телевизионных станций и позволяют выводить их на экран дисплея (а иногда и записывать в виде файлов).

Для воспроизведения уже готовых AVI и MPEG-файлов вполне достаточно иметь обычную видеосистему ПК - желательно на базе видеоадаптера SVGA. Такой видеоадаптер часто оснащается графическим ускорителем и быстрым буфером - устройствами, ускоряющими вывод информации на экран дисплея.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42512. Изучение работы электронного осциллографа 126.5 KB
  Осциллограф состоит из электронно-лучевой трубки, генератора развёртки, блока синхронизации, двух усилителей, блока питания. В некоторых осциллографах имеется генератор меток времени. Принципиальная схема осциллографа показана на рис. 14.1. Осциллографы применяются во многих отраслях науки и техники, в частности, в электро- и радиотехнике, механике, акустике, медицине, биологии и др. Осциллограф даёт возможность наблюдать процессы длительностью 10−8 … 10−7 с.
42513. Физические основы работы ионных приборов 101.5 KB
  Положительные ионы под действием поля устремляются к катоду, бомбардируют его поверхность и вырывают из катода вторичные электроны (поверхностная ионизация). Такое явление называется вторичной эмиссией. Возникающие электроны вторичной эмиссии, ускоряемые полем, также включатся в процесс объёмной ионизации газа.
42514. Изучение релаксационных электрических колебаний с помощью электронного осциллографа 113.5 KB
  Основная особенность неоновой лампы заключается в том что она начинает проводить ток только при определённой разности потенциалов Uз между её электродами. Если напряжение на электродах лампы U Uз ток через лампу не идёт так как неон является диэлектриком. В этом случае внутреннее сопротивление Ri лампы очень велико. При разности потенциалов Uз которая называется потенциалом зажигания лампы происходит пробой диэлектрика − через лампу идёт ток.
42515. Проверка закона ома для последовательной цепи переменного тока 143.5 KB
  Цель работы: изучить закон Ома для последовательной цепи переменного тока с омическим, ёмкостным и индуктивным сопротивлениями для уяснения сдвига фаз между током напряжением; экспериментально проверить закон Ома; научиться строить векторные диаграммы и применять их для характеристики переменного тока. Оборудование: регулятор напряжения, реостат, катушка индуктивности, батарея конденсаторов, миллиамперметр, четыре вольтметра.
42516. Определение частоты переменного тока методом резонанса 60.5 KB
  Оборудование: сонометр регулятор напряжения ЛАТР источник постоянного тока В412 реостат на 30 Ом набор грузов соединительные провода. Сущность резонансного метода определения частоты переменного тока состоит в следующем. Если по струне пропустить постоянный ток то он будет взаимодействовать с магнитным полем электромагнита и на струну будет действовать сила Ампера направление которой зависит от направления магнитного поля им тока и определяется по правилу левой руки.
42517. Определение мощности переменного тока 130 KB
  Оборудование: ваттметр электродинамической системы амперметр переменного тока вольтметр на 150 В ламповый реостат с набором ламп лабораторный автотрансформатор ЛАТР соединительные провода. Краткие теоретические сведения Мощность тока определяется как произведение силы тока на напряжение. Поскольку в случае переменного тока сила тока и напряжение изменяются по гармоническому закону то целесообразно ввести понятие мгновенной мощности равной произведению мгновенных значений силы тока и напряжения Мгновенное значение мощности...
42518. Определение индуктивности катушки разборного трансформатора 79 KB
  Оборудование: разборной школьный трансформатор реостат вольтметры постоянного и переменного тока миллиамперметр источники постоянного и переменного тока. Краткие теоретические сведения Если в проводнике меняется сила тока то в нём возникает ЭДС самоиндукции препятствующая этому изменению пропорциональная скорости изменения силы тока...
42519. Изучение переходных процессов при замыкании и размыкании цепи с индуктивностью 136 KB
  Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции и самоиндукции; приобрести навыки наблюдения на экране осциллографа зависимости токов замыкания и размыкания от времени при различных индуктивностях; определить индуктивность катушки графическим методом. Оборудование: осциллограф ИО-4, реле РСМ, катушка индуктивности с сердечником; два резистора, трансформатор 220/8 В, источник постоянного тока.
42520. Определение коэффициента взаимоиндукции двух катушек 67.5 KB
  Оборудование: мост переменного тока магазин индуктивности источник переменного тока. Краткие теоретические сведения Если в проводнике изменяется сила тока то в нём возникает ЭДС самоиндукции 22. Если подключить такую катушку в цепь переменного тока то вследствие периодического изменения силы тока возникает ЭДС самоиндукции препятствующая приложенному напряжению.