Мультимедиа в образовании: контекст информатизации (стр. 31 )

Далее 8-битное изображение можно загрузить в программу двумерной анимации, которая произведет дополнительное сжатие движения, используя специальные алгоритмы сжатия.

Запись на Video CD

Video-CD представляет собой оптический диск, по размеру полностью совпадающий с аудио компакт-дисками и дисками CD-ROM. Video-CD содержат как аудио-, так и видеоинформацию. Видеоинформация хранится в сжатом виде с применением алгоритма компрессии MPEG-1.

Для кодирования видеоизображения и аудиосопровождения применяются специальные устройства, которые могут иметь от двух до восьми специализированных процессоров. Такие устройства позволяют сжать видеоизображение в десятки раз без заметного искажения изображения, что позволяет хранить на одном Video-CD до 74 мин. полноценного видео.

В настоящее время Video-CD вытесняются более качественными DVD.

Запись нескольких MIDI-треков одновременно

Электронные синтезаторы позволяют воспользоваться важной особенностью использования компьютера с аудиоплатой со встроенным MIDI-интерфейсом. Благодаря тому, что музыкальные синтезаторы позволяют в реальном времени генерировать MIDI-команды сразу для нескольких каналов, создается возможность записывать их одновременно. Это позволяет создать сначала все партии на синтезаторе, потом переписать их в MIDI-файл на компьютере, отредактировать этот файл при помощи более удобных программ-редакторов, и снова записать исправленный музыкальный фрагмент на синтезатор или переслать на другое MIDI-устройство типа сэмплера.

Запись новых сэмплов

Для создания собственных сэмплов многие сэмплеры имеют высококачественные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и аудио-вход. Для того, чтобы создать простейший сэмпл, необходимо соединить аудио-выход инструмента или микрофона с аудио-входом сэмплера и записать одну ноту (обычно «ре» первой октавы) или фразу. Этот звук будет автоматически транспонирован для всей клавиатуры. В более дорогих сэмплерах есть возможность создавать многослойные сэмплы для более точного отражения звучания инструмента, а также для создания сэмпла, состоящего из звуков разных инструментов: не переключая каналы/инструменты можно заставить одну часть клавиатуры воспроизводить звук пианино, а другую – звук ударных инструментов.

Затеняющие модели

Лучевой просчет должен принимать во внимание все аспекты объекта, указанные на стадии его моделирования – цвет, форму поверхности, углы, отражаемость. Даже при ограничении числа видимых пикселей данный процесс может занимать достаточно много времени. Чем сложнее сцена и объекты в ней, тем дольше происходит просчет. Чтобы иметь возможность ориентироваться в предполагаемых результатах и определить, насколько созданная сцена соответствует замыслу, используются не лучевые просчеты, а затеняющие модели. Подобные модели дают менее реалистичное изображение, но значительную экономию времени. Затеняющие модели более быстрые, но менее реалистичные, их удобно использовать для промежуточных тестов, в то время как просчет лучом – менее быстрый, но более реалистичный – для получения конечных изображений.

Lambert (плоское) затенение – самая простая и быстрая затеняющая модель. Затенение граней поверхности определяется отражением вокруг их нормальных точек. Все точки одной и той же грани затеняются одинаково, что приводит к существенному сокращению машинного времени при просчете модели. Lambert-затенение не позволяет получить разнообразие свето-теневых оттенков.

Обойти эту проблему можно при помощи алгоритмов гладкого затенения, предполагая, что существующие грани на самом деле – не многоугольники, а гладкие кривые. Gouraud и Phong – две популярных модели гладкого затенения.

Gouraud-затенение (произносится «гy-poy») усредняет нормали окружающих поверхностей с целью определения нормали для вершины. Затем вычисляется затенение для каждой вершины. Наконец, затенение вершин каждой грани усредняют вдоль ее поверхности, создавая диффузорное затенение. Этот метод смягчает нелинейности между отдельными частями модели, но не устраняет их, что становится более заметным с увеличением кривизны поверхности.

Указанная проблема решена в модели Phong-затенения путем вычисления соответствующих значений затенения для каждого пикселя. Phong-затенение улучшает эффект диффузии и отражения света и, естественно, используется для построения точных теней.

Звуковое разрешение

Звуковое разрешение (audio resolution) – это характеристика цифровой системы записи и воспроизведения звука, отражающая правильность представления амплитуды исходного аналогового сигнала. Современные цифровые аудиосистемы бывают 16-разрядными и 24-разрядными. Иногда производители звуковых плат указывают более высокую разрядность (например, 32 бита). Но это – не разрядность преобразования, «цифра-аналог», просто есть резоны хранения и обработки звука с такой разрядностью.

Высокая разрядность записи (высокое звуковое разрешение) – это качество звука с одной стороны, но и большой объем хранения, высокий цифровой поток при воспроизведении – с другой.

Звуковые кодеки

Количество информации, которое необходимо обрабатывать при использовании цифрового звука, достаточно велико. Это приводит к тому, что для хранения информации необходимо применять все более и более емкие цифровые носители. Чтобы сократить количество информации, используются различные алгоритмы кодирования цифрового звука.

Обычно систему кодирования называют кодек (codec). Кодек – это сокращение от слов «кодер-декодер» (coder-decoder). Кодек может представлять собой специальную микросхему или, в компьютерном варианте, может быть реализован в виде специальной программы, загруженной в память компьютера.

Различают симметричные и несимметричные алгоритмы кодирования. Симметричные алгоритмы затрачивают приблизительно одинаковое время на кодирование и декодирование аудиоданных. Однако, такие алгоритмы обычно не позволяют сильно уменьшать количество информации. Несимметричные алгоритмы кодирования обычно затрачивают большее количество времени на кодирование звука, чем на декодирование, но позволяют достичь гораздо лучших результатов.

Звуковые платы

Звуковая плата – это специализированная плата, вставляемая в разъем на шине компьютера и предназначенная для записи и воспроизведения звука компьютером. Обычно на плате располагаются АЦП и ЦАП для цифро-аналоговых преобразований, несколько разъемов для подключения внешних аудиоустройств, музыкальный синтезатор, а иногда – специальный процессор для обработки звука и интерфейс для подключения устройства чтения CD-ROM дисков.

Различают 16, 24-разрядные звуковые платы. Они позволяют записывать и воспроизводить звук при помощи 16 или 24-разрядных АЦП/ЦАП при частоте дискретизации от 11 до 48 кГц.

Обычно звуковые платы имеют разъем линейного входа (Line In) для подключения внешнего источника звукового сигнала (магнитофона, CD-проигрывателя и т. д.), разъем для подключения микрофона (Mic In) и разъем для подключения внешних громкоговорителей или наушников (Out). На большинстве звуковых плат имеется встроенный усилитель громкости, обеспечивающий мощность выходного сигнала до 4 Вт, что достаточно для подключенных пассивных динамиков.

В некоторых звуковых платах (как правило, более качественных) используется неусиленный выход для наименьших искажений звукового сигнала. В этом случае следует использовать высококачественный внешний усилитель или активные колонки.

В звуковых платах, рассчитанных на профессиональное применение, иногда также имеются разъемы для подключения цифровых магнитофонов или цифровых аудио компакт-дисков, что позволяет работать с цифровым звуком напрямую, без неизбежных потерь при цифро-аналоговых преобразованиях.

Иерархия и компоновка движения

Монолитные по форме объекты обладают бесконечным числом степеней свободы в пространстве. Вследствие этого для них можно задавать практически любое движение. Если моделируемые объекты являются частью какого-либо другого объекта или сами состоят из нескольких деталей, то на каждое составляющее звено накладываются связи, ограничивающие его самостоятельные перемещения.

Большая часть пакетов программного обеспечения позволяет компоновать объекты по подобной иерархической системе, как это происходит и в реальной природе. Скомпонованными по такой системе объектами можно манипулировать в пределах сцены. При этом изменение положения одного из элементов влечет за собой перемещение всех остальных, стоящих ниже по иерархии, но не обязательно тех, которые расположены выше. Так, рука человека представляет собой своеобразную иерархическую систему, в которой палец прикреплен к кисти, кисть – к предплечью, предплечье – к плечу, плечо – непосредственно к туловищу. Движение кисти заставляет передвигаться пальцы руки, но не обязательно плечо, предплечье или туловище.

Лучшие пакеты программного обеспечения позволяют учитывать не только иерархичность сочленения отдельных деталей в единой конструкции, но и накладывают соответствующие ограничения на перемещения этих деталей. Так, например, человеческие суставы способны поворачиваться и сгибаться только на определенный угол и в определенных направлениях. Учет иерархии и ограниченности движений (связей) позволяет создавать анимации, наиболее приближенные к реальности.

В процессе создания анимации можно компоновать не только моделируемые объекты, но также камеры и источники света. Так, объединив камеру с движущимся объектом, можно заставить зрителя следовать за объектом; объединив с тем же объектом источник света, можно получить эффект театрального ведения лучом.

Трехмерные пакеты, как и 2D-анимация, предполагают выделение ключевых кадров из процесса создаваемого движения. Программное обеспечение позволяет определить изменение ориентации модели в пространстве за указанное количество кадров, и получить каркасное или "рыхлое" кубическое очертание объекта перед непосредственным покадровым просчетом анимации. Существуют опции, позволяющие при этом определять входные и выходные точки (параметры) временных кривых.

Изменение регистров палитры

Как только меняется значение какого-либо регистра палитры, на экране монитора изменяются соответствующие пиксели. При несогласованной адаптации палитр необходимо следить за тем, чтобы изменение цветовых регистров не влекло за собой искажений изображения.