Форматы анимированной графики и видео

Форматы анимированной графики и видео. История компьютерного видео насчитывает всего лет десять. И это понятно чтобы хранить полноразмерные фильмы, нужно очень много дискового пространства, а чтобы его нормально обрабатывать, нужны исключительно мощные компьютеры.

Если вы смотрите фильмы в формате MPEG 4 это могут быть как фильмы на дисках DVD, так и фильмы, записанные на обычных CD в формате DivX , то знаете, что, не имея современного компьютера, о компьютерном видео лучше забыть. Иначе вы рискуете смотреть не фильм, а слайд-шоу со скоростью один кадр секунд этак в пять. Как раз десять лет назад появились достаточно быстродействующие компьютеры и достаточно емкие жесткие диски, чтобы обрабатывать и хранить компьютерное видео.

И именно в то время возникло понятие мультимедиа multimedia, обозначавшее совокупность текстовых, цифровых, звуковых и видеоданных, объединенных в единое целое. Давайте выясним, почему для хранения и обработки видео нужно больше ресурсов, чем для обычной компьютерной графики. Вероятно, вы знаете, что кино- или видеофильм можно представить как набор множества неподвижных изображений кадров, очень быстро, несколько раз в секунду, сменяющих друг друга.

Так как человеческий глаз не может уследить за сменой одного изображения другим, субъективно этот непрерывный поток изображений выглядит как одна движущаяся картинка. Для достижения такого эффекта частота кадров фильма должна быть довольно велика. Каждый фильм фактически представляет собой огромное количество статичных изображений. Чтобы сохранить их в цифровом виде, нужен носитель весьма большой емкости. Поэтому для сохранения фильмов используют алгоритмы сжатия с потерями. Но здесь первопроходцев компьютерного кино подстерегает другой подводный камень для распаковки таких фильмов и вывода изображения на экран нужны огромные вычислительные мощности.

А такие мощности появились в распоряжении рядовых пользователей только десять лет назад. Да и то, тогдашние фильмы не блистали качеством. Вероятно, самым первым форматом записи фильмов был QuickTime, разработанный фирмой Apple для компьютеров Macintosh и позднее перенесенный на Microsoft Windows.

Фирма Microsoft в ответ разработала программный пакет Video for Windows и формат записи фильмов AVI, позволяющий использовать различные алгоритмы сжатия. Несколькими годами позднее, когда мощности персональных компьютеров еще возросли, независимая группа MPEG разработала очень сильный для своего времени алгоритм сжатия MPEG 1. Именно в этом формате записывались диски VideoCD - первый и не слишком удачный опыт создать цифровое кино для народа. Вероятно, вы видели эти диски, не могли не видеть.

VideoCD - это обычный компакт-диск, на который записывался один огромный файл формата MPEG 1 с расширением dat на одном таком диске помещалось около часа видео, поэтому полноразмерные фильмы поставлялись на двух дисках. Качество видео было очень плохим, фильмы смотрели на компьютерах с помощью специальных программ, открывая их в маленьком окошке, или на особых проигрывателях, похожих на видеомагнитофоны. Бизнес по продаже дисков VideoCD был развит вольно сильно автор припоминает, что видел в Волгограде магазин, торгующий фирменными дисками с отечественным кино. Но все, же VideoCD - один из тех многочисленных блинов, что, будучи первыми, выходят комом.

Настоящую жизнь компьютерному кино дали появившиеся во второй половине девяностых годов лазерные диски DVD. Эти лазерные диски высокой плотности позволяют записывать до 6 гигабайт информации, чего вполне хватает не только на полноразмерный фильм высокого качества, но и на несколько звуковых дорожек, интерактивные меню и прочие бонусы. Для записи фильмов на такие диски используется алгоритм MPEG 2. Существуют также альтернативные форматы записи видео на обычные компакт-диски.

Разработан SuperVideoCO на который помещается до двух часов видео, сжатого по алгоритму MPEG 2 создан великий и ужасный DivX альтернативная реализация алгоритма MPEG 4 - позволяющий записывать полноразмерный фильм отличного качества на один CD. Эти форматы, в основном DivX, составляют серьезную конкуренцию DVD, будущее которого сегодня выглядит не так уж и безоблачно.

Покадровая и трансформационная анимация Эти два способа создания движущегося изображения почти аналогичны двум разновидностям компьютерной графики Рассмотрим их подробнее. Покадровая анимация Покадровая анимация ее еще называют классической представляет собой набор изображений различных фаз движения - кадров, прокручиваемых с большой скоростью. Это самый старый и самый надежный способ сохранения движущегося изображения на каком-либо носителе пленке, бумаге, магнитной ленте, жестком диске, CD . Пример покадровой анимации из пяти кадров показан на рис. 12.1. Каждый из множества кадров, составляющих фильм, занимает при хранении определенное пространство на диске.

Предположим, что это пространство составляет 100 килобайт - для хранения полноцветного изображения высокого разрешения в формате JPEG этого даже маловато. Теперь предположим, что таких изображений у нас 100 000 - такой длинный у нас фильм. Умножаем 100 на 100 000 и получаем 10 000 000, т. е. примерно 10 гигабайт.

Примерно, потому что гигабайт - это не 1 000 000 000, а 1 073 741 824 байт. Выходит, для хранения фильма нам нужен целый жесткий диск, а уж сколько для этого понадобится компакт-дисков, просто страшно подумать. Этот фильм даже на DVD не влезет! Что делать? Конечно же, надо сжать фильм посильнее. И, если можно, сжать не только сами кадры, но и саму их последовательность, выбросив часть информации, без которой можно и обойтись.

И, разумеется, сжать звуковое сопровождение. Для сжатия фильмов используются специальные алгоритмы, реализующие сжатие с потерями. В этом случае при сжатии какая-то часть информации, не очень нужная при воспроизведении, действительно выбрасывается из фильма, за счет чего последний становится заметно меньше. Более того, эти алгоритмы анализируют каждый кадр фильма и сохраняют в результирующем файле только данные о разнице между соседними кадрами. Это еще сильнее уменьшает размер сжатого фильма.

Вот поэтому для сохранения покадровой анимации и применяются только растровые форматы. Если же сохранить такую анимацию в векторном формате, ее будет очень трудно, практически невозможно сжать с применение одного из обычно применяемых для этого алгоритмов. Да и процессорн ч ресурсов во время вывода на экран такая анимация будет потреблять значительно больше растровой. Такие алгоритмы, как MPEG 4 и DivX, позволяют поместить полноразмерный фильм на обычный компакт-диск, т. е. размер сжатого с их помощью видеофайла составляет 600-720 мегабайт.

Это уже вполне приемлемые параметры, учитывая объемы современных жестких дисков. Именно эти два алгоритма, как нам кажется, и совершили компьютерно-киношную революцию, создав высококачественное цифровое кино для народа. То есть, сделали то, чего не удалось сделать VideoCD. Но здесь возникает другая проблема. Сжатые сильными алгоритмами фильмы могут осилить только достаточно мощные компьютеры. Если вы попробуете просмотреть фильм DivX на компьютере пятилетней давности, то увидите не нормальный фильм, а слайд-шоу. Это происходит потому, что слабосильный процессор не успевает распаковывать данные и выдавать их на экран и поэтому вынужден пропускать целые кадры.

К счастью, никому в голову не приходит запускать цифровое кино на старых компьютерах. А современная компьютерная техника сейчас достаточно дешева. Трансформационная анимация Как вы знаете, отдельные кадры покадровой анимации сохраняются в виде растровых изображений.

В векторном виде сохранять их, вроде бы, неудобно - об этом уже говорилось. Теперь давайте предположим, что мы не вняли голосу разума и все-таки сохранили каждый кадр такой анимации в векторном виде. Скажем честно, такая анимация, какая изображена на рис. 12.1, сама просится в векторный вид. Сами посмотрите - ведь простейшая графика, линии и заливки. Далее, предположим, что мы можем описывать с помощью формул не только форму кривых и прочих графических примитивов, но и их поведение.

Следовательно, мы можем изменить форму рта, просто вызвав нужную формулу и подставив в нее нужные параметры. Что у нас получится? А получится у нас трансформационная анимация. От покадровой она отличается тем, что не описывает каждый кадр последовательности отдельно, а сразу задает поведение того или иного графического примитива. А собственно созданием анимации, движения, занимается программное обеспечение, поддерживающее соответствующий формат файлов. Как вы уже поняли, векторная графика и трансформационная анимация -братья навек.

Как трансформационная анимация немыслима без векторной графики к растровому изображению ее применить просто невозможно, так и векторной графике сам Бог велел добавить трансформационную анимацию. Однако хоть векторная графика как способ представления изображений существует довольно давно, трансформационная анимация возникла только в последние годы. Фактически трансформационную анимацию создал пакет Flash, если до него и существовали какие-то аналогичные разработки, то они остались неизвестными широкой публике.

Форматы видеофайлов Теперь поговорим о самых распространенных на сегодняшний день форматах видеофайлов. А в описании каждого формата также опишем используемые для этого формата алгоритмы сжатия. Практически все эти форматы обеспечивают сохранение только покадровой анимации, кроме самого формата Shockwave Flash и его предшественника FutureSplash. QuickTim Один из самых первых, если не самый первый, формат видеофайлов, получивший широкое распространение.

Разработан фирмой Apple в конце 80-х годов, изначально предназначался для использования на компьютерах Macintosh, впоследствии был перенесен в операционную систему Microsoft Windows. Позднее подвергался неоднократным усовершенствованиям. В настоящее время последней версией является 5.0. Позволяет хранить и видео и аудиоинформацию в одном файле с расширением mov. Для сжатия данных используется одноименный алгоритм. Степень сжатия довольно велика, но качество получающегося фильма не очень высоко по сравнению с качеством, обеспечиваемым алгоритмами группы MPEG и DivX. Поэтому формат и алгоритм QuickTime в последнее время теряет свои позиции.

За прошедшие десять лет формат QuickTime получил довольно большую популярность, в основном, для создания коротких музыкальных, рекламных или обзорных видеоклипов. Абсолютный лидер на платформе Macintosh. В Web-дизайне применяется крайне редко. Насколько известно автору, для распространения полноразмерных фильмов вообще не применяется, хотя в этом формате часто распространяются музыкальные видеоклипы.

AVI Формат данных AVI Audio and Video Interlaced - чередующиеся аудио и видео был разработан фирмой Microsoft в начале 90-х годов для использования в мультимедийном программном пакете Microsoft Video for Windows. Для сжатия как аудио так и видеоинформации могли использоваться различные алгоритмы, что обеспечивает этому формату большую гибкость. MPEG Этот формат был разработан в начале 90-х годов группой MPEG Motion Picture Encoding Group группа кодирования движущегося изображения для сохранения фильмов, сжатых с использованием алгоритмов, созданных той же группой. Базируется на формате AVI, но лишен его ограничений.

Файл формата MPEG имеет расширение dat, mpg, mpe, mpeg, mpl, mp2 или mp4. Собственно, набор возможных расширений очень велик, но все они однотипны как правило, используются буквы тир. Как уже говорилось, группой MPEG было разработано три алгоритма для сжатия видеоданных.

DivX Фактически такого формата не существует. На самом деле, это обычный файл AVI или MPEG, сжатый с использованием алгоритма DivX. Созданный в самом конце 90-х годов на основе алгоритма MPEG 4 группой независимых программистов фактически, хакеров, он обеспечивает еще большую степень сжатия при несколько более низком качестве изображения. Видеофайлы, сжатые с использованием старых версий этого алгоритма, записывались в формате AVI. Версия 5, появившаяся совсем недавно, также поддерживает формат MPEG. Иногда файлы формата AVI, сжатые этим алгоритмом, имеют расширение divx. Формат DivX используется, в основном, для распространения полнометражных фильмов на обычных компакт-дисках для этого он, собственно, и создавался. Очень часто такие диски содержат пиратские копии фильмов, из-за этого формат DivX считается чуть ли не незаконным, хакерским, хотя в самом его существовании нет ничего противозаконного.

Совсем недавно формат DivX получил признание крупных разработчиков игр, распространивших в этом формате демонстрационные ролики.

В Web-дизайне формат DivX не применяется. WMV Дальнейшее развитие формата AVI. Разработан фирмой Microsoft в самом конце 90-х годов как часть инициативы Windows Media создание набора аппаратных и программных средств, направленных на улучшение мультимедийных возможностей современных Windows-совместимых компьютеров. Само название этого формата переводится как Windows Media - Video. Видеофайлы, сохраненные в этом формате, имеют расширение wmv или asf. Существует особая разновидность формата - WMA Windows Media -Audio, предназначенная для хранения звука, такие файлы имеют расширение wma. По сравнению с AVI формат WMV имеет различные дополнительные возможности, в частности, средства защиты от несанкционированного копирования.

В настоящее время этот формат стремительно набирает популярность. Но используется он опять же для распространения полноразмерных фильмов и видеоклипов.

RealMedia Разработан фирмой RealNetwork в середине 90-х для распространения видео через Интернет. Вероятно, первый видеоформат, ориентированный на использование в Сети. Подвергался неоднократным усовершенствованиям. В настоящее время последней версией является 8.0. Позволяет хранить и видео и аудиоинформацию в одном файле с расширением U. Для сжатия данных используется одноименный алгоритм. Степень сжатия весьма велика, и достигаемое при сжатии качество фильма также достаточно высоко. В настоящее время удерживает довольно большую долю рынка сетевого видео и терять ее не собирается. В основном, применяется для распространения фильмов различной длительности и назначения и трансляции так называемого интернет-телевидения. В Web-дизайне применяется крайне редко.

Глава 13. Покадровая анимация. Flash - пакет, предназначенный, прежде всего, для создания именно анимации. Неподвижные изображения, конечно, с его помощью создавать тоже можно, но профессиональные художники используют его только тогда, когда под рукой нет ничего более подходящего. Для создания неподвижной графики существуют Adobe PhotoShop, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, Macromedia Fireworks и другие программы.

Они приспособлены для этого лучше, чем Flash. Имейте это в виду. Главное преимущество Flash в том, что он предлагает непревзойденное сочетание достаточно богатых возможностей создания неподвижных изображений, анимации и интерактивности. В этом смысле все вышеперечисленные программы просто отдыхают.

При всех их немалых достоинствах никто из них не может того, что может Flash. Если кто-то скажет, что это не так, напомните ему статистические данные. То, что проигрыватель Flash установлен на 95 всех компьютеров мира, -правда. Практическая реализация покадровой анимации очень проста и наглядна, хоть и весьма трудоемка. Таким образом, мы сможем больше узнать о временной шкале, с которой часто будем работать в дальнейшем. Вы ведь помните важнейший принцип познания от простого - к сложному.

Трансформационная анимация, конечно, значительно менее трудоемка, но овладеть ей сложнее, чем покадровой. Напомним, что представляет собой покадровая анимация. Это последовательность большого количества однотипных кадров, изображающих различные фазы движения. Такая последовательность очень быстро прокручивается перед зрителем, в результате чего он видит непрерывное движение. Как видите, все достаточно просто. Остается добавить, что на принципе покадровой анимации основаны весь кинематограф и все телевидение.

Так что с покадровой анимацией вы сталкиваетесь, когда смотрите вечерние новости. Глава 14. Трансформационная анимация. Как вы узнали из главы 13, покадровая анимация создается очень просто. Нужно только добавить достаточное количество кадров в последовательность, а дальше - рисуй себе их содержимое, используя средства, изученные в части 2. Только вот беда рисовать придется очень долго Но, если вы не хотите рисовать слишком долго, вам на помощь придут средства Flash по созданию трансформационной анимации.

Если Flash используется для подготовки Web-графики элементы оформления Web-страниц, анимированные рекламные байкеры, небольшие фильмы, то зачастую вся анимация ограничивается простейшими движениями какого-либо элемента. А такие движения элементарно реализуются с помощью трансформационной анимации так называемая трансформация движения. Вам нужно будет только нарисовать два ключевых кадра последовательности - начальный и конечный - и сделать несколько щелчков мышью.

Конечно, если ваша анимация сложнее, чем простое движение из точки А в точку В , вам придется также создать дополнительные ключевые кадры, во всех точках, где движение элемента изменяется. Более того, с помощью Flash вы можете заставить какой-либо элемент менять свой цвет или прозрачность, последнее нужно, если вы хотите сделать элемент постепенно появляющимся или исчезающим. А еще средствами Flash можно реализовать морфинг - плавное изменение формы любого элемента.

Этот вид анимации называется трансформацией формы. Так что средства трансформационной анимации Flash не так уж и бедны, как вы могли подумать, читая главу 12, где подробно описывались оба вида анимации. Кроме меньшей трудоемкости, трансформационная анимация имеет еще одно достоинство перед покадровой она занимает меньше места. В самом деле, вместо того, чтобы хранить все кадры фильма, программа записывает в файл только несколько чисел - параметры функции, реализующей эту анимацию. Сравните объем десятка изображений, пусть даже и векторных, и объем, занимаемый этими числами.

Даем гарантию - это сравнение будет отнюдь не в пользу покадровой анимации. Основным недостатком трансформационной анимации является ее бедность. Хоть Flash и предлагает нам достаточно мощные средства оживить изображения малой кровью, красивые и сложные мультфильмы вы из одних трансформаций не сделаете. Если вы мечтаете о карьере в художественной анимации, то - увы - готовьтесь опять же рисовать бесчисленные кадры, один за другим, один за другим Глава 15. Слои И поговорим о слоях.

Поскольку без слоев более-менее сложной трансформационной анимации все равно не создашь. Да и при создании покадровой анимации слои могут стать серьезным подспорьем. Если, конечно, научиться ими пользоваться Слой в терминологии Flash - layer можно рассматривать как лист прозрачной пленки, лежащий на рабочем листе Flash. Вы можете рисовать на слое, используя изученные в главе 5 инструменты рисования.

Кроме того, вы можете класть поверх этого слоя или под ним другие слои, на которых тоже что-то нарисовано. И, наконец, можно легко переключаться между слоями, чтобы работать с нарисованной на них графикой. Каждый слой имеет уникальное имя, с помощью которого он однозначно идентифицируется. Выясним теперь преимущества, даваемые слоями В главе 5 вы познакомились с фрагментацией и слиянием графических фрагментов. В качестве борьбы с этим явлением предлагались группировка, преобразование фрагмента графики в образец и разнесение фрагментов по разным слоям.

В самом деле, если какие-либо графические фрагменты находятся в разных слоях, то они не будут ни фрагментироваться, ни сливаться. А все потому, что они не соприкасаются друг с другом Вы уже знаете, что методом трансформации движения можно анимировать только один графический элемент в слое. Но если слоев может быть сколько угодно, то и количество анимированных элементов тоже не ограничено. Каждый анимированный элемент находится в своем слое, не мешая, таким образом, другим анимипоняиным элементам.

Единственный недостаток такого подхода в сложных фильмах слоев может быть очень много Создание некоторых специальных эффектов, таких, как слои-направляющие и маскирующие слои. Еще нужно сказать, что слои сами по себе не увеличивают размер файла изображения Flash. Увеличивает его размер только графика, расположенная в этих слоях. Но мы также знаем, что трансформацию движения можно применить над единственным элементом в слое. Выходит, что нам для достижения своей цели нужно разбросать все буквы надписи Flash по разным слоям! Но как это сделать? Неужели придется создавать все пять слоев, рисовать на них буквы и следить, чтобы они находились на своих местах? Нет ли другого способа сделать это? Есть. Flash содержит встроенные средства для распределения выделенных графических элементов по разным слоям.

Таким образом, если вы выберете несколько графических элементов, Flash создаст нужное количество новых слоев и поместит в них эти элементы.

Распределенные по слоям элементы пропадут с изначального слоя, где они находились до распределения, остальное же содержимое этого слоя останется нетронутым. Управление слоями Вы можете добавить новый слой, нажав кнопку Insert Layer, расположенную в нижней части списка слоев. Вы также можете выбрать пункт Layer в меню Insert или пункт Insert Layer в контекстном меню выделенного слоя. Новый слой будет вставлен в список сразу же над выделенным слоем.

Вы можете перемещать слои в списке, меняя порядок их перекрытия друг другом. Для этого просто перетащите нужный слой мышью на новое место. Есть три способа выделить в списке нужный слой. Во-первых, вы можете щелкнуть по нему мышью в списке слоев, после этого все содержимое этого слоя на рабочем листе будет выделено. Во-вторых, вы можете щелкнуть по любому кадру анимации, созданной в этом слое. В-третьих, вы можете просто выделить на рабочем столе один из графических фрагментов, находящихся в этом слое. Помните все слои прозрачны, поэтому сквозь пустое пространство слоев вы можете видеть все, что находится под ними. Вы можете также выделять сразу несколько слоев в списке.

Если вам нужно выделить непрерывную группу слоев, щелкните по первому слою в группе, нажмите клавишу Shift и, удерживая ее, щелкните по последнему слою в группе. Если же вам нужно выделить несколько несвязанных слоев, сначала щелкните по первому, а потом продолжайте щелкать по остальным, удерживая нажатой клавишу Ctrl. Как видите, здесь работает та же методика, что и в Проводнике Windows.

Слои можно переименовывать. Для этого дважды щелкните по имени нужного слоя. После этого вместо его имени появится небольшое поле ввода, в котором будет поставлено старое имя слоя. Введите новое имя и нажмите клавишу Enter. Если же вы передумали менять имя слоя, нажмите клавишу Esc. Удалить ненужный слой вы можете разными способами. Проще всего выделить слой, который вы хотите удалить, и нажать кнопку Delete Layer рис. 15.9 , расположенную в нижней части списка слоев.

Также вы можете перетащить ненужный слой прямо на эту кнопку. Ну и, наконец, вы можете выбрать пункт Delete Layer в контекстном меню выделенного слоя. Учтите только, что при удалении слоя удаляется также вся расположенная в нем графика. Слои-направляющие При создании анимации очень часто бывает нужно, чтобы какой-либо элемент двигался по некоему пути. Таким путем может быть прямая, кривая или ломаная линия, окружность или сложный контур.

Обычными средствами, которые мы изучили в главе 14, направить анимированный элемент по пути невозможно. Для этого нужно использовать специальный слой, называемый слоем-направляющей. Маскирующие слои Вероятно, вам встречались изображения Flash, по которым ползает своего рода прожектор - круглое светлое пятно, высвечивающее изображение частями. Такие изображения встречаются довольно часто иногда это карты звездного неба, иногда - карты земной поверхности, а иногда - какие-то картины реальной жизни. Такое светлое пятно, высвечивающее в один момент времени только часть какого-либо лежащего под ним изображения, совпадающую с его размерами, называется маской, слой, на котором оно находится маскирующим слоем, а высвечиваемое маской изображение - маскируемым изображением.

В случае Flash маскируемое изображение находится в маскируемом слое. Вы можете думать, что маска - это отверстие в непрозрачном маскирующем слое. Обычно слои, как вы знаете, прозрачны.

Сквозь это отверстие можно видеть все, что лежит под этим слоем. Отверстие может быть любым графическим фрагментом геометрической фигурой, экземпляром только не кнопкой или текстовым блоком. Наконец, это отверстие может быть ани-мировано методами трансформационной анимации. Глава 16.