Мультимедиа в образовании: контекст информатизации (стр. 35 )

Один из способов создания MIDI-файла – это запись в реальном времени MIDI - последовательностей, воспроизводимых при помощи музыкального синтезатора или MIDI-клавиатуры. Такая запись может быть произведена однотрековым способом. Под однотрековым способом понимается возможность записи в реальном времени только одного MIDI-канала за один сеанс записи. Практически все MIDI-редакторы имеют эту возможность.

При однотрековой записи музыкального произведения используется следующая технология. Сначала записывается первый MIDI-канал, затем следующий и так далее, до тех пор, пока не будут записаны все MIDI-каналы музыкального произведения. Главная проблема при таком способе записи заключается в том, что требуется синхронизация записанных MIDI-каналов.

Описание сцены

Для создания трехмерной анимации смоделированные анимационные объекты необходимо разместить на предполагаемой сцене в соответствии с замыслом аниматора. Любой пакет трехмерного моделирования позволяет описать анимационную сцену, однако такая возможность, в зависимости от программного обеспечения, может быть предоставлена либо в модуле моделирования, либо в модуле просчета, либо в модуле управления движением.

Описание сцен принято называть пошаговым. Первый шаг – определение ориентации (attitude) ранее созданного анимационного объекта в пространстве (в виртуальной вселенной). Ориентация определяется тремя факторами: roll, yaw и pitch. Соответственно, поворотами относительно осей X, Y и Z. Некоторые пакеты трехмерного моделирования позволяют при описании сцены задавать положение не только анимационных объектов, но и располагать на сцене двухмерные изображения типа Bitmap.

Второй шаг описания сцены заключается в задании расположения источников света по отношению к объектам. При этом задается их интенсивность, цвет и фокус.

Третий шаг описания сцены заключается в указании местоположения камеры (взгляда наблюдателя). Помимо указания местоположения, указывается и угол направления просмотра камеры.

Таким образом, после прохождения трех шагов описание сцены содержит полную информацию, необходимую для начала просчета.

Опции эффектов наложения в анимации

Большинство схем наложения, как правило, имеют несколько опций, задающих отношение между двухмерной картой и трехмерным объектом. Обычно для требуемого расположения карты задаются ее координаты. Карта может быть расположена по одной из осей, во всех направлениях – как в случае мяча или шарика или вокруг одной из осей – как в случае этикетки на цилиндрической банке. Если карта по размеру меньше, чем моделируемая поверхность, то наложение может быть либо однократным, либо повторным. При повторном наложении карта проецируется до тех пор, пока не покроет всю поверхность просчитываемой модели.

Другие опции просчета позволяют выиграть время за счет снижения качества изображения и наоборот. Так, например, можно включить или выключить эффект сглаживания (anti-aliasing). В компьютерной графике границы не сглаженных объектов имеют форму зубцов (лестницы), образующихся в тех случаях, когда группа пикселей ограничена вертикальными или горизонтальными линиями. Добавление переходных цветов в пограничные зоны смягчает (размывает) неровности границ. Этот процесс принято называть сглаживанием.

Кроме того, при использовании затеняющих моделей некоторые пакеты программного обеспечения позволяют делать просмотр с более низким графическим разрешением за счет уменьшения пиксельного разрешения, разрешения цвета или того и другого одновременно. В ряде программ с этой целью поддерживается несколько фиксированных выходных форматов, отличающихся от стандартных разрешений мониторов.

Оцифровка видеокадров

Захват (или оцифровка) видеоизображений с видеомагнитофонов, видеокамер или другого видеооборудования – это один из способов введения реалистических изображений в компьютер и воспроизведения их на экране монитора.

Захват видеоизображения (видеокадра) происходит с помощью специальной программы, которая почти моментально захватит кадр. Однако, поскольку человеческая реакция существенно медленнее частоты сменяемости кадров, воспроизводимых на видеопленке, захваченный кадр может и не соответствовать зрительно запомненному в данный момент.

Для устранения подобных проблем используется специальное профессиональное видеооборудование, способное позиционировать видеофрагмент с точностью до кадра. В этом случае при работе с программой захвата изображения достаточно указать точное расположение кадра, и далее этот кадр будет захвачен автоматически. Современное оборудование позволяет оцифровать видеопоследовательность в реальном времени.

Палитры

В компьютерной графике палитра (graphics palette) устанавливает соответствие между кодами цветов и цветами, изображаемыми на экране монитора. Как правило, палитра представляет собой последовательный набор регистров, каждому из которых соответствует свой конкретный цвет. Общее количество регистров зависит от цветового разрешения изображения. Так, палитра 1-битной графики имеет только два цветовых регистра, 4 и 8-битной – соответственно, 16 и 256 регистров. Малое количество цветовых регистров позволяет кодировать цвет каждого пикселя не описанием цвета, а номером используемого цветового регистра. Такой подход позволяет разнообразить используемые цветовые палитры и уменьшить количество информации, необходимой для хранения изображения.

Изображение с 24-битным цветовым разрешением не имеет фиксированных цветовых регистров, в этом случае каждый пиксель изображения имеет описание своего цвета. Это описание обычно представляется в виде координат цвета на цветовой плоскости (в RGB-моделях) или цветовом круге (HSB-модель), содержащем в определенной последовательности все доступные оттенки.

С увеличением разрешения цвета увеличиваются, соответственно, память и время просчета при выводе изображения на экран монитора. Уменьшения размеров файлов можно достичь, используя специальную палитру с индексными регистрами – так называемую CLUT-таблицу (Color Look-Up Table – таблица поиска цветов). Индексные регистры позволяют вызывать цвета более высокого разрешения. Так, например, 256-цветная CLUT-таблица ограничивает значение каждого пикселя до 8-битного, при этом каждый из 256 регистров может вызывать цвет более высокого разрешения (12, 16 или 24-битный). Таким образом, ограничивается общее число одновременно подаваемых на экран оттенков.

Как правило, графические пакеты уже имеют свои палитры «по умолчанию» (default palette), однако пользователь в любой момент может изменять значение цвета в регистрах. Это выполняется с помощью регуляторов цветовых моделей, предусмотренных рабочей программой.

Любое изменение цвета в регистрах палитры приводит к изменению соответствующих пикселей на экране монитора. То же относится и к изменению любого ссылочного цвета в пределах отдельных регистров CLUT-таблицы.

Передача MlDI-команд

MIDI-команды можно разделить на две основные группы: системные команды и команды управления воспроизведением музыкальных фрагментов.

Системные команды предназначены для обмена сообщениями между MIDI-устройствами и передачи информации о синхронизации нескольких инструментов, об установке системных часов и т. д. При помощи системных команд осуществляются все настройки, предназначенные для осуществления самого обмена.

Команды управления воспроизведением музыкальных фрагментов предназначены для управления MIDI-устройствами в процессе воспроизведения музыкального фрагмента.

Рассмотрим стандартную схему передачи MIDI-команды. Пусть исполнитель нажал клавишу синтезатора. После нажатия клавиши синтезатор формирует и пересылает команду, которая говорит о том, что нажата клавиша с номером, соответствующим ноте определенной октавы. Компьютер воспринимает команду и записывает ее. Далее, в момент воспроизведения, компьютер посылает синтезатору эту же команду, синтезатор принимает ее и генерирует звук, соответствующий данной ноте. Таким образом, MIDI-команда генерирует тот же отклик синтезатора, что и нажатие на клавишу.

В более расширенном обмене для каждой ноты указывается громкость ее воспроизведения в зависимости от силы нажатия на клавишу, а также указывается голос инструмента (или иначе «голос»), воспроизводящего ноту. Помимо этого передается размерность нот (количество долей в такте), количество тактов, темп воспроизведения и т. д.

Послойное сжатие графических изображений

Большинство графических пакетов, предполагающих работу с реалистическими изображениями, поддерживают режим послойного формирования изображения (layering) в процессе ретуширования, при составлении фотоколлажей, внесении различного рода надписей на обработанные изображения и т. д. При работе в таком режиме изображение на экране монитора представляет собой как бы сумму наложенных друг на друга отдельных битовых карт с прозрачными пикселями фона. Каждый слой имеет такие же размеры по горизонтали и вертикали, как и исходное изображение. Фирмой Adobe был разработан специальный формат PSD (Photo Shop Document), позволяющий сохранять многослойную графику.

Многослойная графика требует значительного дискового пространства, поскольку PSD файлы являются своеобразной суммой размеров отдельных составляющих слоев. Заметим, что прозрачные области (незадействованные пиксели) в объем файла при этом не включаются. Воспроизведение на экране таких файлов зачастую требует значительного времени и производительности компьютера. Поэтому, по окончании формирования изображения желательно, по возможности, сокращать количество используемых слоев вплоть до одного.

Просчет лучом

После того, как модели и параметры объектов, а также характеристики сцены введены в компьютер, выполняется последний шаг – 3D просчет. Этот процесс включает в себя преобразование сцены и трехмерных объектов в последовательность кадров, которые можно в дальнейшем вывести на экран монитора. Различают несколько типов процессов, по качеству и скорости работы.

Для визуального восприятия тех или иных объектов необходимо, чтобы преломленные от их поверхности световые волны отразились на поверхности сетчатки глаза зрителя. Чтобы наиболее полно приблизиться к реальности, компьютеру пришлось бы просчитать пути почти бесконечного числа световых волн во всей виртуальной вселенной, включая те, которые никогда не видны глазу. Технология просчета лучом предполагает вычисления, относящиеся только к видимым на экране точкам (пикселям). При этом используется так называемая функция алгоритма просчета скрытых поверхностей, при помощи которой исключаются те точки объектов, которые являются невидимыми в данный момент для камеры.