Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
42
В настоящее время пока не выработано общепризнанное определение мультимедиа. Так, Э. Ратбон в качестве существенного признака мультимедиа выделяет "возможность общаться более чем одним способом". В.Ингенблек утверждает, что термин "мультимедиа" возник в промежутке 1966-1973 гг. и был описан в 17 издании словаря Брокгауза. В те годы мультимедиа связывали с книгами, журналами, рекламными телепередачами, средствами массовой информации. Авторы одной из первых отечественных книг по мультимедиа не дают определение, а только приводят ее отличительные признаки: интеграция в одном программном продукте многообразных видов информации (текста, таблицы, изображений, анимации, речи, музыки, видеофильмов и др.); работа в реальном времени и интерактивное общение "человек-компьютер". Немецкий специалист М. Кирмайер в своей работе дает следующее определение: "Мультимедиа - это взаимодействие визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения". Российские популяризаторы компьютерных технологий определяют мультимедиа как технологию, позволяющую объединить данные, анимацию и графические изображения.
Интересен взгляд на новую информационную технологию японских специалистов, представленный в "Экономической газете" (№ 2-4, январь 1996 г.). Под термином малтимедиа понимается сеть взаимосвязанных "телекоммуникационных комбайнов", которые выполняют функции компьютера, телевизора, видеофона, магнитофона, радиоприемника. "Комбайны" позволяют обеспечивать двухстороннюю связь (диалог) с телестанцией, железнодорожной кассой, библиотекой, редакцией газеты, частным лицом и т.п.
Наряду с терминами "мультимедиа" (американский вариант) и "малтимедиа" (английский вариант) используются также "гипермедиа", "гипертекст" и даже "малтимидиа" (редактор журнала "КомпьюТерра"). Используя термин "гипермедиа", специалисты подчеркивают высшую форму реализации мультимедиа технологии. Гипертекст представляет собой метод структурирования мультимедиа-продукта.
Мультимедиа (multimedia) - это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию).
Мультимедиа - это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь.
В английском языке уже приживается новый термин information appliance - информационное приспособление. Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх и т.д.
Появление систем мультимедиа подготовлено как требованиями практики, так и развитием теории. Однако, резкий рывок в этом направлении, произошедший за последние несколько лет, обеспечен прежде всего развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: резко возросшие объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники, лазерных дисков — аналоговых и CD-ROM, а также их массовое внедрение. Важную роль сыграла так же разработка методов быстрого и эффективного сжатия / развертки данных.
Становление и развитие мультимедиа по оценке многих специалистов носит бурный, взрывной характер. Можно выделить следующие этапы развития мультимедиа:
Идейной предпосылкой возникновения технологии мультимедиа считают концепцию организации памяти "MEMEX", предложенную еще в 1945 году американским ученым Ваннивером Бушем. Она предусматривала поиск информации в соответствии с ее смысловым содержанием, а не по формальным признакам (по порядку номеров, индексов или по алфавиту и т.п.)
Эта идея нашла свое выражение и компьютерную реализацию сначала в виде системы гипертекста (система работы с комбинациями текстовых материалов), а затем и гипермедиа (система, работающая с комбинацией графики, звука, видео и анимации), и, наконец, в мультимедиа, соединившей в себе обе эти системы.
Однако всплеск интереса в конце 80-х годов к применению мультимедиа-технологии в гуманитарной областях (и, в частности, в историко-культурной) связан несомненно с именем американского компьютерщика-бизнесмена Билла Гейтса, которому принадлежит идея создания и успешной реализации на практике мультимедийного (коммерческого) продукта на основе служебной музейной инвентарной базы данных с использованием в нем всех возможных "сред": изображений, звука, анимации, гипертекстовой системы ("National Art Gallery. London").
Именно этот продукт аккумулировал в себе три основные принципа мультимедиа:
Достоинством и особенностью технологии являются следующие возможности мультимедиа:
Таким образом, краткий обзор сущности мультимедиа позволяет выделить основные отличительные черты:
Потребительской сферой номер один применения мультимедиа являются интерактивные игры. Благодаря последним достижениям в технологии мультимедиа, современные игры распространяются все шире. Многие из них используют новейшие достижения видеооцифровки, обеспечивают погружение в трехмерный виртуальный мир и увлекают своих пользователей сложной анимацией и 16-битным музыкальным сопровождением. Огромный объем памяти компакт-диска позволяет реализовать немыслимое множество игровых ситуаций. Сочетание многокрасочных звуковых эффектов и трехмерных подвижных картинок создаёт иллюзию реальности происходящих на экране событий. Великолепное оформление имеют не только ролевые игра, но и интеллектуальные, например, шахматы, а также всевозможные спортивные и военные игры, игры из области фантастики (звездные войны, покорение иных миров).
Одной из основных сфер применения систем мультимедиа является образование в широком смысле слова, включая и такие направления как видео энциклопедии, интерактивные путеводители, тренажеры, ситуационно- ролевые игры и дp. Компьютер, снабженный платой мультимедиа, немедленно становится универсальным обучающим или информационным инструментом по практически любой отрасли знания и человеческой деятельности - достаточно установить в него диск CD-ROM с соответствующим курсом (или занести требуемые файлы на винчестер).
Первый опыт использования CD-ROM в образовании относят к 1986 году. В американские школы поступила в качестве учебного пособия первая версия мультимедийной энциклопедии Grolier. Даже первый опыт применения мультимедиа показал огромные преимущества в информатизации учебного процесса.
Многочисленные исследования подтверждают успех системы обучения с использованием компьютеров. Конечно, трудно сравнить её с традиционными методами обучения, но можно сказать, что внимание во время работы с обучающей интерактивной программой на базе мультимедиа, как правило, удваивается. Экономия времени, необходимого для изучения конкретного материала, в среднем составляет 30%, а приобретенные знания сохраняются в памяти дольше, т.к. мультимедиа создаёт мультисенсорное обучающее окружение, а привлечение всех органов чувств ведет к исключительному росту степени усвоения материала по сравнению с традиционными методами.
Интерактивное обучение представляет также возможности для онлайнового тестирования и немедленной коррекции.
Ролевые или симуляционные модели служат дополнительным преимуществом, обеспечиваемым интерактивным обучением. Обучаемые могут выбирать различные ответы на определенные ситуации и видеть, как их решения повлияют на корпорацию или команду. Это является очень эффективным методом обучения.
Учебные видеофильмы широко применяются как учебные материалы, и многие компании вложили в них большие средства для обеспечения должного качества.
Существенные факторы, которые говорят в пользу такого способа получения знаний, следующие:
В последние годы начал формироваться рынок CD-ROM и мультимедиа в России. Развитие мультимедиа в образовании по праву принадлежит высшей школе. Так, в 1992 г. начала финансироваться Госкомвузом научно-техническая программа "Мультимедиа технологии". В 1992-1995 гг. сформировалось более 20 университетских коллективов разработчиков мультимедиа продуктов. Был создан Республиканский мультимедиа центр (РМЦ) Госкомвуза РФ, который совместно с вузами ведет разработку мультимедиа технологий в рамках программы "Мультимедиа в образовании" (1995-1997гг.).
В настоящее время все большее распространение в учебном процессе находят электронные издания.
Термин ЭК означает новый тип книги, страницы которой отображаются на экране дисплея. Это информационная интерактивная система, обеспечивающая пользователям (читателям) доступ к постранично организованной информации. На один компакт-диск (650 Мб) можно записать один из приведенных ниже объемов информации:
- 200 000 страниц текста формата А4;
- 2 000 графических рисунков;
- 2 000 TV статических изображений;
- 30 секунд видеоизображения;
- 18 часов звука среднего качества.
ЭК делят на 4 класса:
энциклопедические - содержат огромный объем информации универсального характера или по определенной тематике (Grolier Encyclopedia, Encarta, Microsoft Bookshelf и др.);
информационные - содержат информацию целенаправленного характера (Oxford Textbook of Medicine on Compact Disk и др.);
обучающие - используются в процессе обучения;
экзаменующие - включают три существенных компонента: банк вопросов (задач), модуль тестирования и ответов и экспертную систему, используемую для анализа и оценки ответов пользователя.
Имеются и другие классификации ЭК: в мультимедиа-книгах используется текст, аудио, статистическое изображение и видео, записанные на одном носителе (CD-ROM) и организованные "линейно" (как на видеокассете, аудиокассете и др.); в полимедиа-книгах информация представлена на нескольких различных носителях (CD-ROM, дискета, бумага и др.); гипермедиа-книги отличаются "нелинейной" организацией информации; интеллектуальные книги близки по смыслу к экзаменующим книгам и могут динамически адаптироваться к способностям пользователя в процессе диалога с ним; телемедиа-книги используют возможности телекоммуникаций для поддержки распределенной интерактивной системы дистанционного обучения; кибернетические книги содержат средства математического моделирования для всестороннего изучения и исследования описанных явлений и объектов.
Системы для изучения иностранных языков
Курсы, как правило, построены по модульному принципу, где каждый модуль соответствует некоторой жизненной ситуации. Для рассматриваемых обстоятельств и соответствующих им действий вводятся соответствующие слова, определения, фразы и предложения. Программа дополняется использованием видеокассеты и аудиокассеты.
В более совершенных системах наряду с отображением на экране дисплея предметов и объектов или с воспроизведением анимации с подсказкой и контролем реакции (при этом компьютер произносит слова или задает вопросы голосом, для улучшения дикции слушающего, предоставляется возможность сравнивать спектрограммы произносимых на родном и изучаемых языках слов.
Мультимедиа в медицине.
Очень большие перспективы перед мультимедиа в медицине: базы знаний, методики операций, каталоги лекарств и т.п. Ведущими сотрудниками Института им. Вишневского и московским электронным издательством Cordis Media подготовлен и издан в виде комплекта из трёх CD-ROM мультимедийный интерактивный атлас операций на поджелудочной железе «Хирургическая панкретология». Это издание – не просто сводный перечень всех возможных операций с картинками и видеофрагментами. Авторы создали интерактивное руководство, которое может служить прекрасным учебным пособием для студентов и справочником для врачей смежных специальностей. Это одно из первых специализированных мультимедиа-изданий по медицинской тематике на русском языке, сравнимое по качеству с зарубежными аналогами, а в чем-то превосходящее их.
Мультимедиа в бизнесе и менеджменте.
Одной из основных областей применения мультимедиа на западе является обучение в сфере продаж. Зарубежные компании уделяют этой сфере повышенное внимание. Фирмы по продаже недвижимости уже используют технологию мультимедиа для создания каталогов продаваемых домов - покупатель может увидеть на экране дом в разных ракурсах, совершить интерактивную видеопpогулку по всем помещениям, ознакомиться с планами и чертежами. Владельцы магазинов, киосков и торговых баз могут использовать мультимедиа для демонстрации и рекламы своих товаров с помощью установленных на витринах или в торговых залах компьютеров.
Типовыми программами служат обучающие курсы итальянской фирмы IFAP/IRI:
- MATFIN - математика для финансистов как средство принятия решений, в котором моделируются реальные ситуации и с помощью средств машинной графики и анимации рассматривается применение подходящих к ситуации методов финансового анализа;
- CAMS - мультимедиа для менеджмента, в котором на базе технологии гипертекста раскрываются следующие темы: компания как система, бюджет, планирование, бухгалтерия, финансовый анализ, система отчетов, менеджмент проектных работ.
- CRAC - используется в Демонтфортском университете Лейкастера (Англия) для проведения деловых игр со студентами и выработки у них персональных навыков предпринимательской деятельности.
- Bereau Interactive Training (Нидерланды) - программа для менеджеров материально-технического снабжения включает видеомодули, руководство для обучения, учебный материал и модуль моделирования различных снабженческих ситуаций.
В последнее время активно развивается новое направление информационной индустрии - БД деловой и коммерческой информации на CD-ROM. Большинство коммерческих КД ориентируются на общественные и гуманитарные дисциплины ( 43% ), науку и технику ( 35% ). Половина из 43% относятся к области предпринимательства и права.
Мультимедиа и военные.
Технологические мультимедиа пользуются большим вниманием военных: так, Пентагон реализует программу перенесения на интерактивные видеодиски всей технической, эксплуатационной и учебной документации по всем системам вооружений, создания и массового использования тренажеров на основе таких дисков.
Мультимедиа в информационном обеспечении.
Ошеломляющее впечатление при первом просмотре производят построенные на принципах мультимедиа электронные справочники, энциклопедии, художественные словари и переводчики с одного языка на другой. Они несут невиданный ранее объём информации с прекрасными цветными иллюстрациями, фрагментами мультфильмов и видеороликами, музыкальным и звуковым сопровождением. Вы как бы получаете в личное пользование целые библиотеки и мощные персональные базы данных в любых сферах жизни и окружающего нас мира. Есть, например, прекрасные энциклопедии по истории, географии, медицине, спорту, археологии, воздухоплаванию и т.д. быстро возникают фирмы, специализирующиеся на производстве изданий гипермедиа-книг, энциклопедий, путеводителей. Благодаря указанным возможностям мультимедиа становится эффективным средством самообразования людей любого возраста.
Фирмы-разработчики электронных изданий заинтересованы в подготовке гуманитарных проектов - потому, что это не только позволяет в большей степени реализовать их творческий и технический потенциал, но и, в конечном счете, влияет на формирование рынка и пользовательского спроса. В качестве конкретного примера гуманитарно-образовательной разработки можно привести проект “Искусство Древнего мира”. Проект представляет собой электронную версию университетского курса истории искусств на четырех CD-ROM:
Среди известных продуктов "энциклопедического" плана - изданный во Франции обществом Act Informatic "Электронный словарь", "Электронная энциклопедия" Гpолье, Information Finder фирмы World Book. Всеми свойствами мультимедиа обладает полная энциклопедия "Птицы Америки". Пользователь слышит голоса птиц, записанные на диск при участии Библиотеки природных звуков Коpнеллского университета. Сравнительно большой объем компакт диска делает его идеальным носителем для энциклопедических изданий. Пользователь "путешествует" по энциклопедии с помощью клавиатуры либо с помощью графических образов, которые включают в себя фотографии, карты, экраны подсказок, электронные закладки и словарь состоящий из 150 000 статей.
Мультимедиа в искусстве.
Примером применения мультимедиа в искусстве могут служить "музыкальные CD-ROM, которые позволяют не только прослушивать (с высочайшим качеством) произведения того или иного композитора, но и просматривать на экране партитуры, выделять и прослушивать отдельные темы или инструменты, знакомиться с рецензиями, просматривать текстовые фото- и видеоматеpиалы, относящиеся к жизни и творчеству композитора, составу и расположению оркестра и хора, истории к устройству каждого инструмента оркестра и т.п. Выпущены, в частности, CD-ROM, посвященные 9-й симфонии Бетховена, "Волшебной флейте" Моцарта, "Весне священной" Стравинского. Другой пример - это занесение на интерактивные видеодиски фондов художественных музеев; эти работы уже ведутся и в России.
Мультимедиа и творчество.
Помимо "информационных" применений должны проявиться и "кpеативные", позволяющие создавать новые произведения искусства. Уже сейчас мультимедиа становится незаменимым авторским инструментом в кино и видеоискусстве. Автор фильма за экраном такой настольной системы собирает, "оpанжиpует", создает произведения из заранее подготовленных - нарисованных, отснятых, записанных и т.п. - фрагментов. Он имеет практически мгновенный доступ к каждому кадру отснятого материала, возможность диалогового "электронного" монтажа с точностью до кадра. Ему подвластны всевозможные видеоэффекты, наложения и преобразования изображений, манипуляции со звуком, "сборка" звукового сопровождения из звуков от различных внешних аудио источников, из банка звуков, из программ звуковых эффектов. Далее, применение обработанных или сгенерированных компьютером изображений может привести к появлению новой изобразительной техники в живописи или кино.
Мультимедиа в архивном деле.
Трудно переоценить роль мультимедиа в таких сферах, как ведение архивов, подготовка документации на сложные технические изделия, ремонт и тестирование сложных бытовых приборов (например, телевизоров с искажением изображения при разных неисправностях). Мультимедиа во всю применяется в картографии, обучении правилам вождения автомобиля, при тренировке летчиков и космонавтов и т.п. Неоценимы средства мультимедиа для коллекционеров – они могут составлять детальные каталоги слайдов с изображениями почтовых марок, этикеток, произведений искусств и т.д.
Мультимедиа и искусственный интеллект.
Весьма перспективными выглядят работы по внедрению элементов искусственного интеллекта в системе мультимедиа. Они обладают способностью "чувствовать" среду общения, адаптироваться к ней и оптимизировать процесс общения с пользователем; они подстраиваются под читателей, анализируют круг их интересов, помнят вопросы, вызывающие затруднения, и могут сами предложить дополнительную или разъясняющую информацию. Системы, понимающие естественный язык, распознаватели речи еще более расширяют диапазон взаимодействия с компьютером.
Виртуальная реальность.
Еще одна быстро развивающаяся, совершенно уже фантастическая для нас область применения компьютеров, в которой важную роль играет технология мультимедиа - это системы виртуальной, или альтернативной реальности, а также близкие к ним системы "телепpисутствия". С помощью специального оборудования - система с двумя миниатюрными стеpеодисплеями, квадpанаушниками, специальных сенсорных перчаток и даже костюма вы можете "войти" в сгенеpиpованный или смоделированный компьютером мир (а не заглянуть в него через плоское окошко дисплея), повернув голову, посмотреть налево или направо, пройти дальше, протянув руку вперед - и увидеть ее в этом виртуальном мире; можно даже взять какой либо виртуальный предмет (почувствовав при этом его тяжесть) и переставить в другое место; можно таким образом строить, создавать этот мир изнутри.
Мультимедийные продукты существуют в различных видах, таких как дискета, CD-ROM, CD-1, DVD-ROM, интерактивные терминалы, «замкнутые» или онлайновые сети.
Мультимедиа можно разделить на две основные группы: онлайновые средства и офлайновые приложения. Онлайновые продукты можно получить через телефонные сети, кабельные или широкополосные сети, называемые «информационными супермагистралями», например Интернет. Офлайновый мультимедийный контент не передается непосредственно через сети, а предварительно записывается. Иначе говоря, он содержится на физическом носителе типа дискеты или компакт-диска.
Согласно канадским данным за 1995 г. (DJC Research, 1995), большинство мультимедийных продуктов все еще записывается на дискеты или CD-ROM. Интерактивные терминалы занимают третью позицию (37%), а далее идут замкнутые и онлайновые сети. Однако уже имеются устройства смешанного типа (частично онлайновые, частично офлайновые), например Интернет-узлы, объединенные с DVD, где DVD выступает как память большой емкости, а узел служит для обновления информации или выхода в сеть. Однако по мере расширения онлайновых мультимедийных услуг объем оффлайновых продуктов типа CD-ROM будет сокращаться. Некоторые считают, что с ростом популярности и емкости сетей исчезнут и оптические диски.
Офлайновые продукты. Спрос на мультимедийные продукты и услуги в основном определяется потреблением оптических дисков, поскольку они являются основным средством поддержки мультимедийных продуктов и услуг. Прямой, онлайновый доступ к этим услугам в большинстве случаев все еще находятся в процессе развития.
В мировом масштабе объем продаж компакт-дисков (базы данных, изображение, звук и мультимедиа) возрос с 8 млн. в 1993 г. до 16 млн. в 1994 и 53,9 млн. в 1995 г. Кроме того, в 1990-95 гг. зафиксирован бурный рост продаж CD-ROM (до 800%), то есть средние ежегодные темпы роста составили 51%. В 1995 г. мультимедийные продукты составляли лишь 25% в общем количестве компакт-дисков (то есть 75% использовались для хранения других данных). Можно предположить, что в ближайшие годы доля интерактивных CD-ROM значительно возрастет.
США по-прежнему представляют собой основной рынок потребления мультимедийных продуктов. В 1994 г. там было сосредоточено 55% всех CD-ROM, в то время как в Японии этот показатель составил 19%, в Европе 14% и во всех остальных странах 12%. Количество CD-ROM, что непосредственно отражает объем рынка, начиная с 1992 г., ежегодно возрастало в США на 56%.
Онлайновые продукты. Увлечение мультимедиа выражается в значительном повышении спроса на онлайновые услуги, особенно на сети обмена данными и базы данных прямого доступа. Интернет является основной сетью обмена данными в мировом масштабе, объединяя 100 тыс. сетей в 200 странах. Не вызывает сомнения, что стремительное развитие этой сети сформировало огромный рынок пользователей мультимедийных продуктов, но, к сожалению, мы пока не располагаем достоверными данными по этому вопросу.
Многокомпонентную информационную мультимедиа среду удобно разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация.
Среди компонентов интерфейса “ученик-компьютер”, моделирующего естественное для нас взаимодействие “учитель-ученик”, обязательно присутствуют привычные звуки: речь, музыка, эффекты, а также их комбинации, например музыка/речь - пение. Эффекты включают звуки типа гром, шум и т.д. Такие естественные звуки в мультимедиа имеют обозначение WAVE (волна). Их цифровая запись и воспроизведение не являются в настоящее время техническим новшеством. Например, хорошо известны применяемые в быту аудио компакт-диски. Наиболее важным вопросом при использовании этого элемента мультисреды является информационный объем носителя. Так, при частоте дискретизации 11 кГц и восьмиразрядной записи значения амплитуды в каждой точке отсчета 1 минута звучания потребует 66 Кбайт памяти. Наилучший стандарт качества - стерео, 44 кГц и 16 бит требует уже памяти в 16 раз больше, т.е. для записи одной минуты WAVE звука высшего качества необходима память порядка 10 Мбайт. Проблема совмещения высокой информационной емкости и низкой стоимости памяти (носителя информации) в настоящее время в России, как и во всем мире, решается путем использования оптических цифровых компакт-дисков (CD). Однако и стандартный объем CD (до 640 Мбайт) позволяет записать не более часа WAVE звука.В настоящее время развиваются методы компрессии звуковой информации. На мировом рынке появляется все больше звуковых карт, использующих аппаратные методы компрессии/декомпрессии, поскольку известные программные решения требуют значительных ресурсов компьютера и не применимы для простых CD-аудиоплейеров. Принципиально другой тип звуков, используемых в мультисреде - MIDI (Musical Instrument Digital Interface). В этом случае звуки музыкальных инструментов, звуковые эффекты синтезируются программноуправляемыми электронными синтезаторами. Необходимая коррекция и цифровая запись MIDI звуков осуществляется с помощью программ-секвенсоров (музыкальных редакторов).
MIDI звуки включают музыку (одноголосую и многоголосую, вплоть до звучания оркестра) и звуковые эффекты, в том числе не имеющие естественных аналогов.
Вопросы синтеза речи в настоящее время являются предметом исследований, их результаты пока не имеют широкого применения в мультимедиа. Огромным преимуществом MIDI является сравнительно малый объем требуемой памяти - 1 минута MIDI звука занимает в среднем 10 Кбайт.
По сравнению с аудио видеоряд представляется значительно большим количеством используемых элементов. Прежде всего, сюда входят элементы статического видеоряда, которые можно разделить на две группы: графика (рисованные изображения) и фото. К первой группе относятся различные рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме. Ко второй - фотографии и сканированные изображения.
Динамический видеоряд практически всегда состоит из последовательностей статических элементов (кадров). Здесь выделяются три типовых элемента: обычное видео (life video), квазивидео, анимация. Первый элемент - это, по существу, последовательность фотографий (около 24 фото в секунду), второй - сильно разреженная последовательность (6-12 фото в секунду), третий - последовательность рисованных изображений.
Использование видеоряда в составе мультисреды предполагает решение значительно большего числа проблем, чем использование аудио. Первая из них - разрешающая способность экрана и количество цветов. Стандарт VGA дает разрешение 640 х 480 пикселей (точек) на экране при 16 цветах или 320 х 200 пикселей при 256 цветах. В свою очередь стандарт SVGA (видеозапись 512 К, 8 бит/пиксель) дает 640 х 480 при 256 цветах, а 24-битные видеоаппараты (видеопамять 2 Мбайт, 24 бит/пиксель) позволяют иметь на экране 16 млн. цветов.Вторая проблема - объем информации. Для статических изображений один полный экран в режиме 640 х 480, 16 цветов требует 150 Кбайт памяти, в режиме 320 х 200, 256 цветов - 62,5 Кбайт, а в режиме 640 х 480, 256 цветов - 300 Кбайт. Такие значительные объемы сразу определяют высокие требования к носителю информации, видеопамяти и к скорости передачи данных. Последнее особенно важно при использовании динамического видеоряда.
Текст – второй по времени появления, но первый по значимости для современного человека элемент из мира информации. Первая письменность появилась более 5000 лет назад. Еще первые люди в эпоху неолита пытались закрепить содержание важного сообщения с помощью последовательности рисунков. Впоследствии эти робкие попытки переросли в строгую систему фиксации речи с помощью графических элементов (пиктограмм), называемую письменностью. Каждый значок олицетворял какой-нибудь предмет или понятие. Пиктограммами писали самариане и жители Месопотамии. Символы вырезались на камне или рисовались на предметах, ими украшались здания. Примерно 4000 лет назад самариане написали самый первый в мире связный текст, который был записан на табличке. Появление записей означало, что все предыдущие знания не придется передавать с помощью речи и держать в памяти. Появилась возможность сохранять знания и обращаться к ним позднее. С этой поры началось накопление информации. Появление алфавитов позволило записывать любые тексты, способствовало распространению грамотности, сыграло важную роль в развитии цивилизации.
Первые книги были рукописными, отсутствовали единые правила оформления, каждая рукопись была уникальной, в чем-то даже произведением искусства. Найти нужную среди них в средневековой библиотеке было довольно непросто. Появление книгопечатания и библиографии привело к возникновению индексного поиска.
Текст стал важным средством передачи информации, и он не утратил своего значения до сегодняшнего дня. Появление компьютеров подняло работу с текстовой информацией на недостижимую ранее высоту. Для ввода текстовой информации можно ныне использовать следующие способы:
Впервые идею гипертекста предложил один из основоположников современных информационных технологий, советник президента Рузвельта по науке, Ванневар Буш. В июне 1945 года в журнале «The Atlantic Monthly» была опубликована его статья «As we may think», в которой он обобщил свои взгляды на роль науки в войне и истории общества в целом. Для нас особый интерес представляет та часть статьи, где автор размышляет о формах представления информации. Буш заметил, что архаичность средств хранения информации приводит к тому, что важнейшие результаты оказываются невостребованными. Причина заключается в несовершенстве способа доступа к информации, объём которой постоянно растет. Индексный поиск является искусственной формой, он предполагает, что собранные данные должны быть рассортированы и упорядочены. При этом, спускаясь по строго определенному информационному дереву, мы в конце концов обнаруживаем нужный нам источник информации. Но наше сознание работает совсем не так, оно оперирует ассоциациями. Буш выдвинул проект технической (фотомеханической) системы, обеспечивающей ассоциативное связывание текстов. Эта система так и не была никогда построена, но она позволяла образно представить предлагаемую идею, воплощение которой в наше время назвали гипертекстом. Буш был первым, кто предложил использовать перекрестные ссылки для доступа к информации. Тогда ещё никто не мог предположить, что сегодня практически любая прикладная программа будет использовать элементы гипертекста, по крайней мере, на уровне систем подсказки.
Сам термин «гипертекст» был впервые предложен Тедом Нельсоном в 1965 году, он на протяжении многих лет занимался разработкой КСАНАДУ – так и не внедренного прообраза современной WWW. Первую работающую гипертекстовую систему создал в 1968 году Дуг Энгельбарт. В конце 60-х для одной из первых гипертекстовых систем придумали принципиально новое устройство, без которого мы сейчас вообще не можем обойтись, и концепцию интерфейса, лучше которого не придумали до сих пор. Это устройство – мышь, а концепция – оконный интерфейс. Идеи гипермедиа впервые были предложены и реализованы в системе Intermedia, программе HyperCard – базовом программном средстве Mac OS и одной из первых сред, реализующих концепцию визуального программирования. Обширные работы по созданию гипертекстовых оболочек велись в 60-х и 70-х годах, но расцвет эта технология получила именно с распространением персональных компьютеров. В начале 90-х годов появился Web, одним из “отцом-основателем” которого считают Тима Бернерса-Ли.
Специфика гипертекста по сравнению с другими автоматизированными системами обработки данных состоит в первую очередь в полном отказе от формализации знаний о моделируемом мире. Гипертекст оказывается фактически единственным типом информационных систем, позволяющим отражать смысловые, почти не поддающиеся формальному описанию семантические связи между фрагментами информации и осуществлять на основании этих связей просмотр, анализ информации и создание новых фрагментов.
Основные применения гипертекста, которые имеет в своем распоряжении каждый пользователь ПК, - это гипертекстовая система подсказки и язык гипертекстовой разметки HTML для разработки страниц в WWW. Язык создания гипертекстовых документов HTML оказался весьма простым и удобным средством. На его основе созданы и создаются сотни и тысячи страниц для WWW по всему миру. Открытость этого языка позволяет расширять его новыми функциями.
Расширить возможности HTML в области мультимедиа призвана новая технология HTML+TIME (HTML+Timed Interactive Multimedia Extensions – синхронизированные мультимедийные расширения HTML). Она предложена совместно компаниями Microsoft, Macromedia, Compaq для взаимодействия мультимедийных элементов с остальными элементами Web-страницы. HTML+TIME призвана упростить использование языка SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language – язык интеграции синхронизированных мультимедийных компонентов). С помощью SMIL можно синхронизировать проигрывание музыки с прокруткой текстовых блоков и изображений, но полученная при этом презентация может воспроизводиться только с помощью специализированных приложений. HTML+TIME позволит исправить этот недостаток, т.к. разрешает использовать команды синхронизации внутри стандартных тэгов HTML. Следовательно, разработанное на основе этой спецификации приложение может быть проиграно непосредственно в браузере. Таким образов, мультимедиа постепенно становится неотъемлемой частью HTML.
Шрифтом в широком смысле называют весь ассортимент наборных материалов (как печатающих, так и пробельных), применяемых в типографиях. В узком же смысле шрифтом называют комплект литер определенного алфавита с относящимися к ним знаками препинания и цифрами. В это понятие могут входить комплекты разных начертаний и разных кеглей.
По графической основе типографские шрифты обычно подразделяют на три большие группы:
- шрифты на русской графической основе - это шрифты, в основе которых лежит русский алфавит; добавление отдельных особых знаков к русскому алфавиту позволяет набирать тексты на многих языках народов бывшего СССР (например, украинском, белорусском, узбекском и десятках других), а также на некоторых иностранных языках, в частности на болгарском и македонском;
- шрифты на латинской графической основе - это шрифты, в основе которых лежит латинский алфавит; добавлением отдельных акцентированных и особых знаков к нему достигается возможность выполнения набора на многих иностранных языках (немецком, французском, испанском, чешском и т. п.) и на некоторых языках народов бывшего СССР, в частности на эстонском, латышском, и литовском;
- шрифты особых графических основ - это шрифты со специальными графемами знаков, используемые при наборе на родственных языках небольшой группы (например, арабский шрифт), а чаще всего на каком-то одном языке, в частности армянский, грузинский, греческий, готический и многие другие шрифты.
В изданиях на русском языке достаточно часто встречаются шрифты на русской и латинской графических основах, а также отдельные знаки шрифтов греческого и готического.
Кегль - основной размер, характеризующий шрифт, т. е. размер литер, шпаций и других наборных материалов, измеряемый в направлении высоты полосы набора.
Если рассматривать отдельную литеру, то кегль - это расстояние между ее передней (сигнатурной) и задней стенками. Кегль всегда измеряют в типографской системе мер: в пунктах - для текстовых шрифтов и мелких пробельных материалов (шпации, квадраты, шпоны и реглеты), в квадратах - для крупных афишно-плакатных шрифтов и крупных материалов (бабашки, марзаны).
В полиграфии наряду с метрической используется типографская система измерений. Эта система была разработана в 1785 г. французом Дидо, поэтому и систему измерений часто называют системой Дидо. В основу типографской системы положен французский дюйм, так как во время ее разработки еще не была принята метрическая система. Впоследствии попытка привести типографскую систему измерений в соответствие с метрической не увенчалась успехом, так как, во-первых, для этого пришлось бы заменить все наборные материалы и часть деталей в печатных машинах, а во-вторых, проблематично, потому что самая мелкая единица метрической системы (миллиметр) слишком крупна для типографских измерений.
Основными единицами типографской системы мер являются 1 пункт (1 п.), равный 1/72 французского дюйма, 1 цицеро (1 циц.), содержащее 12 п., и 1 квадрат (1 кв.), содержащий 4 циц. или 48 п.
1 п. = 1/2660 м = 0,3759 мм 0,376 мм;
1 циц. = 4,512 мм 4,5 мм;
1 кв. = 18,048 мм 18 мм.
При компьютерном наборе используется англо-американский типографский пункт (point), равный 0,3528 мм. Для перевода англо-американской системы измерений в типографскую пользуются соотношением: 1 points=0,9348 п.; 1 п.=1,0697 points. Более крупная единица 1 пика (pica) равна 12 п. ( 4,22 мм).
В типографской практике размеры шрифта по кеглю обозначают числом пунктов или соответствующей единицей типографской системы мер, содержащей данное число пунктов.
При наборе текстов, таблиц, формул наиболее широко применяют шрифты следующих кеглей:
Цицеро - кегль 12 п.
Именно шрифтом этого размера (цицеро) некогда впервые были набраны знаменитые речи Цицерона, и он рекомендован как один из наиболее удобочитаемых.
Корпус - кегль 10 п.
Боргес (гражданский) - кегль 9 п.
Петит (маленький) - кегль 8 п.
Нонпарель (несравненный) - кегль 6 п.
Значительно реже (лишь в специальных видах изданий или для заголовков) применяют следующие шрифты (по кеглю):
Бриллиант (четверть цицеро) - кегль 3 п.
Диамант (полупетит) - кегль 4 п.
Перл (жемчуг) - кегль 5 п.
Миньон (любимый) - кегль 7 п.
Миттель (средний) - кегль 14 п.
Терция (одна треть квадрата) - кегль 16 п.
Текст - кегль 20 п.
Шрифтом этого размера (текст) был набран текст библии Гутенберга, одной из первых печатных книг.
Шириной литеры, шпации и других наборных материалов называют их размер, определяемый в направлении ширины полосы набора. Если рассматривать отдельную литеру, то ее шириной можно назвать расстояние между боковыми стенками.
Плотность шрифта определяется отношением ширины знаков типа "н", "п", "и" строчных к их высоте (в процентах), для нормальных шрифтов кг. 10 п. это отношение колеблется от 60 до 85%.
Насыщенность шрифта определяется отношением толщины основного штриха знаков к высоте строчных букв; для светлых шрифтов кг. 10 п. это отношение должно быть не более 23 %.
Шрифты по характеру их графического построения (контрастность, размер и форма засечек) разделены на шесть основных групп:
- рубленые шрифты - малоконтрастные, не имеющие засечек;
- шрифты с едва наметившимися засечками - среднеконтрастные, с несколько утолщенными концами вертикальных штрихов;
- медиевальные - с умеренной контрастностью и небольшими засечками, близкими по форме к треугольнику; оси округлых букв с небольшим наклоном;
- обыкновенные шрифты - с контрастными штрихами и тонкими длинными засечками, соединяющимися с вертикальными штрихами под прямым углом; оси округлых букв вертикальны;
- брусковые шрифты - малоконтрастные, с длинными утолщенными засечками в форме брусков, соединенными с основными штрихами под прямым углом с едва заметными закруглениями;
- новые малоконтрастные шрифты - с длинными утолщенными засечками, имеющими закругленные концы и соединенными с основными штрихами под прямым углом с небольшими закруглениями.
Шрифты, рисунок которых сильно отличается от рисунка перечисленных групп шрифтов, объединяются в дополнительную группу.
Гарнитурой называют комплект шрифтов различных размеров, начертаний и плотности, но одинаковых по характеру рисунка. Каждая гарнитура шрифтов имеет исторически сложившееся название (Литературная, Обыкновенная, Академическая и др.), характеризующее назначение шрифта (например, Журнальная рубленая, Газетная рубленая, Букварная, Школьная и др.), или названная по фамилии художника - автора шрифта (например, Банниковская гарнитура, гарнитура Кузаняна, гарнитура Телингатера и др.).
В группу рубленых шрифтов входят стандартные гарнитуры: Журнальная рубленая, Газетная рубленая, Древняя, Рубленая, Плакатная, Букварная, Агат.
В группу обыкновенных входят стандартные гарнитуры: Обыкновенная новая, Обыкновенная, Северная, Елизаветинская, Бодони книжная, Кузаняна, Байконур.
В группу брусковых входят стандартные гарнитуры: Балтика, Брусковая газетная, Реклама, Хоменко.
В группу шрифтов с едва наметившимися засечками входят Акцидентная Телингатера и Октябрьская гарнитуры.
В группу новых малоконтрастных шрифтов входят гарнитуры: Новая газетная, Школьная, Бажановская, Журнальная, Академическая, Пискаревская, Кудряшевская словарная, Кудряшевская энциклопедическая, Баченаса, Новая журнальная и Малановская.
В группу медиевальных шрифтов входят стандартные гарнитуры: Литературная, Заголовочная газетная, Банниковская, Лазурского и Ладога.
Дополнительная группа включает одну стандартную гарнитуру - гарнитуру Рерберга.
Универсальных шрифтов не существует. Мнимую универсальность придает им или элементарная шрифтовая бедность, или отношение к ним как к обычным носителям информации.
Нельзя использовать в наборе стихотворных произведений шрифты, предназначенные для набора газет или словарей, а в газетах или словарях - шрифты для набора монографий по искусству или академических изданий.
В зависимости от наиболее характерного применения шрифтов той или иной гарнитуры, того или иного начертания или кегля все шрифты условно подразделяют (независимо от ранее рассмотренной классификации) на текстовые, выделительные, титульные, акцидентные и афишно-плакатные. Для набора книжно-журнальных изданий наибольшее применение находят текстовые и выделительные шрифты (как правило, до кг. 12), для набора заголовочных элементов - титульные шрифты, для объявлений и особых частей изданий - иногда акцидентные шрифты.
Книжные гарнитуры:
Академическая, Литературная, Журнальная Рубленая, Банниковская, Байконур, Балтика, Хоменко, Лазурского, Тип Таймс, Тип Бодони, Мысль.
Газетные гарнитуры:
Новая газетная, Газетная рубленая, Брусковая газетная, Агат, Древняя, Малановская, Заголовочная газетная, Звездочка, Норма.
Журнальные гарнитуры:
Журнальная рубленая, Журнальная, Баченаса, Балтика, Бажановская, Титульная, Кузаняна, Пискаревская.
Гарнитуры для словарей и справочников:
Кудряшевская энциклопедическая, Кудряшевская словарная.
Детские гарнитуры:
Школьная, Букварная.
Рекламные и акциндентные гарнитуры:
Рубленная, Реклама, Кузаняна, Акцидентная Телингатера, Плакатная, Каллиграфическая, Парсек, Астра, Сувенир, Платан, Арбат, Информ, Гранит, Декор, Электрон, Лидия и др.
Шрифты одной гарнитуры могут иметь самые различные начертания, их разделяют:
по наклону очка - прямые, курсивные и наклонные начертания (курсив в определенной степени имитирует рукописный шрифт, наклонный шрифт повторяет рисунок прямого, но с наклоном основных штрихов). У шрифтов курсивного и наклонного начертания основные штрихи наклонены вправо примерно на 15%;
по плотности очка - нормальное, узкое, сверхузкое, широкое и сверхширокое начертания (например, для кг. 10 п. плотность нормальных шрифтов - 60-80, узких - 45-60, сверхузких - менее 45, широких - 85-105, сверхшироких - более 105%);
по насыщенности шрифта - светлое, полужирное и жирное начертания (например, для шрифта кг. 10 п. насыщенность светлого шрифта - 23, полужирного - 23-34, жирного - более 34%).
Основной текст в книгах и журналах чаще всего набирают шрифтами прямого нормального светлого начертания, используя при этом другие начертания для выделений. Однако, имеются многочисленные исключения: так, в журнальной продукции часто многие статьи набирают полужирным шрифтом, в компактных изданиях используют узкие шрифты и т. д.
Желательно соблюдать единство оформления, т.е. использовать не слишком большое количество шрифтов и набирать весь материал одним кеглем. Иначе, например, если одна статья издания набрана кеглем 9 на 11, а другая - 8 на 10, то издание будет восприниматься как сборник надерганных из разных источников материалов.
Скорость восприятия отдельных знаков и текста в целом при чтении определяет удобочитаемость шрифта.
Удобочитаемость зависит практически от всех параметров шрифта: гарнитуры, кегля и начертания; от параметров набора: формата строк и интерлиньяжа; а также от квалификации читателя.
Например, текст, набранный шрифтом крупного кегля Рубленой и Обыкновенной гарнитур, при побуквенном и послоговом чтении будет обладать высокой удобочитаемостью, однако при пословном чтении и уменьшении кегля шрифта удобочитаемость этих гарнитур снижается из-за сходства начертания ряда букв ( с, е; з, в; н, и, к ).
Шрифт же литературной гарнитуры обладает хорошей удобочитаемостью во всех кеглях. Для подготовленного читателя лучшей удобочитаемостью характеризуется шрифт прямого нормального светлого начертания, гарнитур: Банниковской, Новой газетной, Журнальной и Школьной.
Использование шрифта большого кегля и большой ширины улучшает удобочитаемость, поэтому нежелательно с целью увеличения емкости набора увлекаться уменьшением ширину литер. Шрифты с более широким очком одного и того же кегля имеют лучшую удобочитаемость, например шрифт Кудряшевской словарной гарнитуры (разработанный специально для издания БСЭ) кг. 8 п., обладает примерно такой же удобочитаемостью как шрифт Академической гарнитуры кг. 10 п.
Соотношение ширины и высоты очка букв также влияет на удобочитаемость. Оптимальное соотношение 3/4.
Увеличение интерлиньяжа улучшает удобочитаемость, но уменьшает емкость полосы набора (т. е. число знаков на полосе).
Размер междусловных пробелов также влияет на удобочитаемость, рекомендуемая величина междусловного пробела от 1/2 до 3/4 кегля шрифта. На удобочитаемость влияет также соотношение кегля шрифта и формата строк. Например, при наборе текста шрифтом кг. 16 п. наиболее удобочитаема строка форматом от 7,5 кв. и более; при наборе текста шрифтом кг. 10 п. удобнее читать строку форматом 4-6,5 кв., а при наборе кг. 8 п. - 3-4 кв. Поэтому в газете форматы строк наименьшие, а в книгах для детей, набранных крупным шрифтом, наибольшие.
Чтобы просмотреть начертания знаков шрифта, а также его удобочитаемость можно использовать фразу "Съешь еще этих мягких французских булок, да выпей чаю", которая содержит все буквы русского алфавита кроме "Ж" . Кстати именно эта фраза используется в панели управления Windows при предварительном просмотре шрифтов.
American Standard Code for Information Interchange ASCII ( .TXT ) – формат текстовых файлов, разработанный Американским институтом стандартов. Поддерживается всеми операционными системами и программами, представляет собой текстовый файл в DOS-кодировке.
ANSI ( .TXT ) - формат текстовых файлов в кодировке ANSI ( для кодовой таблицы Microsoft Windows ).
MsWord для DOS, Windows ( .DOC ) – формат файлов, разработанный корпорацией Microsoft. Поддерживается программами для ПК: MsWord и другими текстовыми процессорами.
Rich Text Format ( .RTF ) – формат документов, разработанный корпорацией Microsoft. Поддерживается программами для MS-DOS и большинством текстовых процессоров. Сохраняет исходное форматирование документов, а также стили начертания символов. Текстовые файлы этого формата могут содержать также графические картинки. Поддерживает 256 цветов, не поддерживает сжатие. Используется в основном для обмена форматированными текстовыми данными между различными платформами и приложениями.
HyperText Markup Language HTML ( .HTM, .HTML ) – язык разметки гипертекстовых документов. HTML-документы представляют собой ASCII-файлы, доступные для просмотра и редактирования в любом текстовом редакторе. При добавлении тэгов (меток), определяющих правила форматирования документа, к обычному тексту программа просмотра отображает этот текст определенным образом и размещает на странице изображения. Таким образом создаются страницы в Internet. Недостатком HTML является то, что документы переведенные в HTML, обычно не сохраняют первоначальный формат.
Portable Document Format PDF ( .PDF ) – этот формат хранения документов разработан фирмой Adobe, он рассматривается как альтернатива HTML. Формат PDF незаменим, если требуется получить точную копию необходимого документа. Пользователи программы Acrobat, PDF-инструментария для создания, распространения и просмотра документов в первоначальном формате могут быть уверены, что читатели увидят публикацию именно такой, как она была сделана.
Standard Generalized Markup Language ( SGML ) – стандартный язык обобщенной разметки. По сравнению с HTML он обеспечивает более гибкие и разносторонние возможности форматирования в Web. Однако SGML отличается повышенной сложностью, и как более простое средство применяется PDF. Могущество SGML заключается в его межплатформенном структурном подходе к описанию содержания документов. SGML является фактически метаязыком, т.е. предназначен для описания языков разметки, применяемых для создания документов. Развитие и применение технологии SGML оправдано для тех, кто издаёт множество однотипных документов или готовит одни и те же документы для их представления в разных формах (на экран, на CD-ROM, на печать); для тех, кто заинтересован в стилевом единстве и четкой структуре подготавливаемых документов и в создании форматов представления документов, независимых от конкретных платформ и программ; для тех, чьи документы должны постоянно обновляться или готовиться на заказ
EXtensible Markup Language ( XML ) – расширяемый язык разметки. Этот язык создан как компромисс между простотой HTML и гибкостью SGML. Как и SGML, это метаязык, но он легче в применении и позволяет создавать более простые описания типа документов, чем SGML.
1. Журнал "Publish", #02, 2002 год // Издательство "Открытые Системы" (www.osp.ru)
Постоянный адрес статьи: http://www.osp.ru/publish/2002/02/038.htm
2. В.Л. Бройдо “Вычислительные системы,сети и телекоммуникации”, издательство "Питер" 2002
3. М.Кирмайер “Мультимедиа”, издательство "BHV - Санкт-Петербург" 1994
4. Различные ресурсы Интернет (поисковые системы)
Термин “анимировать” дословно означает “оживить” изображение. Теория анимации базируется на положении о способности человеческого глаза сохранять на сетчатой оболочке след увиденного и соединять быстро меняющиеся изображения в единый зрительный ряд. Это создает иллюзию непрерывного движения.
С точки зрения физиологии человека, минимальная частота смены изображений, при которой зритель воспринимает изменения объектов как плавные и эластичные, называется нижней границей непрерывного восприятия зрительного ряда. Верхняя граница при этом определяется реакцией мозга человека на происходящие изменения, со способностью при данной частоте смены изображений понимать смысл воспроизводимого события.
Эти обстоятельства учитываются при визуальном воспроизведении динамических процессов с помощью различных технических средств.
Частота смены кадров за секунду экранного времени составляет:
Существующие пакеты программного обеспечения для создания анимации можно разделить на две группы: позволяющие создавать 2D - анимацию (двухмерную анимацию) на плоскости и 3D - анимацию (трехмерную анимацию) в пространстве. При этом имеются различия как в способах создания, так и в способах хранения и воспроизведения анимации. Примерами первой группы могут служить пакеты:
2D - анимацию условно можно разделить по способу реализации (воспроизведения) на следующие категории:
По технологии создания на следующие способы:
Классическая анимация - это метод представляющий собой поочередную смену рисунков, каждый из которых нарисован отдельно (принцип мультфильма). Этот метод очень трудоемкий из-за необходимости создания каждого рисунка.
Спрайтовая анимация - это анимация, реализуемая при помощи языка программирования или специального инструментального средства. В спрайтовой анимации отсутствует понятие кадра (принцип подвижных игр).
Полиморфное преобразование - это специальный эффект, используемый в анимации, который построен на преобразовании одного графического образа в другой.
Можно выделить следующие операции над фликами:
Инструменты анимации:
Комбинирование преобразований
В данном случае для матрицы задается комбинация из следующих преобразований:
Перемещение матрицы.
Вращение матрицы.
Изменение размера матрицы.
Сжатие движения
Сжатие является общим способом решения проблем, связанных с прокачкой и хранением данных при воспроизведении анимации.
В большинстве анимационных пакетов используется метод сжатия движения (motion compression), когда запоминается первый кадр, а затем вычисляются только разницы между каждым последующим и предыдущим кадрами. Этот процесс принято называть нахождением покадровой разницы. Результирующий поток данных впоследствии сжимается с использованием принципа кодирования переменной длины (3RLE - run-length encoding). При воспроизведении на экране монитора процессор вычисляет и показывает только текущие различия. Это существенно сокращает компьютерное время по сравнению с записью без сжатия, когда обрабатывается объем данных, соответствующий последовательности полных кадров.
Сжатие движения наиболее эффективно, когда изменения между кадрами малы, как, например, в случае, представленном на рисунке. Чем больше изменений, тем больше информации приходится хранить и обрабатывать.
В современном мире пока существует два типа видео: аналоговое и цифровое. Аналоговое видео является самым ранним методом передачи видеосигнала. Одним из первых видеоформатов стал композитный видеосигнал, при котором все видеокомпоненты (яркость, цвет, синхронизация и т.д.) комбинируются в один сигнал. Из-за этого объединения возникали неточная передача цветы, недостаточно «чистая» картинка, другие факторы потери качества. В пришедшем на смену компонентном видео различные видеокомпоненты представлены как независимые сигналы, развитие этого формата привело к появлению форматов S-Video и др.
В мире существуют три основных видеостандарта: NTSC, PAL, SECAM. В стандартах PAL и SECAM 625 строк развертываются с частотой 25 кадров в секунду. Согласно стандарту NTSC каждый видеокадр состоит из 525 горизонтальных строк экрана, по которым каждую 1/30 долю секунды проходит электронный луч. Существенным недостатком всех вышеперечисленных аналоговых форматов является то, что при копировании дубль всегда уступает по качеству оригиналу.
Недостатки, присущие аналоговому видео, привели к появлению цифрового видеоформата. Хотя современный видеоряд базируется на цифровой основе, практически все цифровые видеоформаты до сих пор в качестве носителя исходного сигнала используют пленку с последовательным доступом. Поэтому большинству профессионалов в области видео привычней работать с пленкой, чем с компьютером. Но использование компьютера даёт ряд существенных преимуществ, оно не только обеспечивает прямой доступ к любому видеофрагменту, но и предполагает широкие возможности обработки изображения (редактирование, сжатие).
В последнее время наметилась тенденция слияния телевизионного и компьютерного видео. Этот процесс начался, когда компьютеры применялись только для контроля вывода видеоизображений на экран с видеомагнитофонов. При этом преобразование аналогового сигнала в цифровую форму происходит с помощью специальных плат. Дальнейшее сближение цифрового и аналогового видео привело к вытеснению аналогового сигнала с мультимедиа-компьютера. Видео сначала преобразуется из аналогового в цифровой формат и записывается на одном из запоминающих устройств (жесткий диск, CD-ROM или любое другое устройство). При этом видео уже можно воспроизвести на компьютере программным способом. Последний шаг к цифровому видео будет сделан тогда, когда создание и запись видео будет выполняться в цифровой форме, а аналоговое видео будет полностью вытеснено из этого процесса. Это произойдет после повсеместного введения стандартов DVD-Video и HDTV (телевидение высокой четкости – 1200 строк разрешения и коэффициент относительного изменения по вертикали и горизонтали 16:9).
В 1995 г. произошла настоящая революция в мире видео - консорциум ведущих производителей электроники принял новый цифровой формат записи на магнитную ленту DVC (Digital Video Cassette) или DV (Digital Video). Этот компонентный формат представления сигнала обеспечивает разрешение по горизонтали 500 линий. DV – это цифровой формат записи, что само по себе гарантирует идентичность каждой копии оригиналу и возможность цифрового редактирования (вплоть до отдельного кадра) без потери качества. Фактически единственным параметров, по которому DV уступает формату Betacam SP – это разрешение. Формат профессиональной студийной аппаратуры Betacam SP поддерживает разрешение до 650 телевизионных линий. Другие соответствующие параметры (отношение сигнал/шум, полоса частот сигнала цветности) у них сравнимы. Благодаря раздельной записи видео и звука формат DV позволяет добавлять звуковое сопровождение после завершения записи/редактирования видео, а также перезаписывать звук. Предусматривается специальная схема маскирования ошибок, позволяющая воспроизводить чистую картинку даже в случае полной потери 2 из 12 дорожек кадра. Формат DV обеспечивает высокое выходное качество изображения при небольших размерах и значительно меньше по стоимости, чем Betacam SP. В соответствии со стандартом IEEE1394 (FireWire) цифровое видео может переноситься с видеокамеры на жесткий диск компьютера и обратно без оцифровки и других преобразований Благодаря этому не происходит потери качества изображения при использовании компьютерного видеомонтажа.
Цифровое видео с профессиональным качеством постепенно становится реальностью для широкого круга потребителей.
Форматы сохранения видеоинформации:
Сжатие нужно для уменьшения объема цифровых видеофайлов, предназначенных для хранения, максимально сохраняя при этом качество оригинала. Различают сжатие:
При работе с цифровым видео обращают особое внимание на коэффициент сжатия, который нельзя путать с коэффициентом асимметричности сжатия. Коэффициент сжатия – это цифровое выражение между объёмами сжатого и исходного материала. Например, коэффициент 181:1 означает, что оригинал по сравнению со сжатым видеоизображением занимал объём, в 181 раз больший.
При сжатии качество видео зависит от:
Все методы сжатия используют математические алгоритмы для устранения, группировки, усреднения схожих данных, присутствующих в видеосигнале. Существует большое разнообразие алгоритмов сжатия, включая Compact Video, Indeo и целый ряд других, но только Motion-JPEG, MPEG-1, MPEG-2 признаны международными стандартами для сжатия видео. Широкое же распространение получило цифровое видео, сжатое по стандарту MPEG.
Технология MPEG использует поточное сжатие видео, при котором обрабатывается не каждый кадр по отдельности ( как это происходит с помощью алгоритмов Motion-JPEG), а анализируется динамика изменения видеофрагментов и происходит устранение избыточных данных. В большинстве фрагментов фон изображения остаётся достаточно стабильным, а действие происходит на переднем плане. Поэтому алгоритм MPEG начинает сжатие с создание исходного (ключевого) кадра. Играя роль опорных при восстановлении остальных изображений, они размещаются через каждые 10-15 кадров. Только некоторые фрагменты изображений, находящиеся между ними, претерпевают изменения, именно эта разница и сохраняется при сжатии. В результате использования MPEG-технологии можно добиться коэффициента сжатия 200:1.
Наибольшее распространение получили два формата MPEG-1 и MPEG-2. Они различаются по объёму и качеству видеоинформации. Обычно по формату MPEG-1 изображение кодируется с разрешением 320х200. При воспроизведении такой ролик «растягивается» до полного экрана аппаратными и программными средствами. При этом теряется качество, зато остаётся возможность проигрывания полноэкранного видео даже на 2-х скоростных дисководах CD-ROM.
Формат Video-CD был разработан для записи MPEG-видео на компакт-диск и воспроизведения его в дальнейшем на любом оборудовании, поддерживающим данный формат. При программном воспроизведении MPEG и Video-CD на компьютере с процессором Pentium можно добиться неплохого качества, учитывая при этом основные факторы, влияющие на качество воспроизведения:
Сейчас на смену Video-CD приходит формат DVD-Video, обеспечивающий поддержку формата MPEG-2 и более высокое качество видео и звука. Формат MPEG-2 поддерживает более высокие разрешения (в том числе 720х480). Это позволяет записывать с помощью формата MPEG-2 полноэкранные фильмы «вещательного» (Betacam) качества. Данный формат выбран для использования в новом поколении видеодисков на основе технологии DVD, и через некоторое время станет ведущим и для ПК. Спецификация MPEG-2 позволяет достичь очень высокого качества изображения, поэтому она нашла своё применение, в основном, в профессиональных сферах: кабельное телевидение, направленное спутниковое вещание, телевидение высокой четкости.
История программного обеспечения воспроизведения видео на ПК начинается с 1991 года, когда фирмой Apple была представлена технология Quick Time для воспроизведения видео на компьютерной платформе Мас. При этом был предложен способ воспроизведения видео без всякой дополнительной аппаратуры. Впоследствии было разработано программное обеспечение Quick Time for Windows, позволившее воспроизводить видео, оцифрованное на компьютерах Мас в режиме эмуляции Windows.
Корпорация Microsoft в ответ выпустила пакет Video for Windows, который также позволял управлять воспроизведением видео без дорогостоящих добавок на компьютерах, соответствующих спецификации МРС. Благодаря стараниям Microsoft в Windows 95 появилась новая архитектура под названием Active Movie. Спустя некоторое время появилась DirectX Media 5.1, в которой были собраны несколько мультимедийных технологий, ранее существовавших изолированно, в том числе и Active Movie, получившая название здесь DirectShow. DirectShow поддерживает разнообразные аудио- и видеоформаты, среди которых DV, MPEG-1, AVI, AIFF. Microsoft также готовит AVI замену новыми форматами ASF (для воспроизведения видео через Internet) и AAF (для использования в разнообразных мультимедийных приложениях).
Для получения оцифрованного видео в формате MPEG имеются две возможности:
Чтобы превратить оцифрованную информацию в готовый продукт, её необходимо обработать: разместить монтажные эпизоды, задать переходы между ними, собрать готовый фильм. Эта роль отводится так называемым программам редактирования видео. Наиболее известная такая программа – Adobe Premiere, имеющая версии как для Мас-платформы, так и для Wintel. Наиболее сильная сторона Premiere – его действительно интуитивный и дружественный интерфейс, возможность использовать дополнительные модули (plug-ins), поставляемые независимыми разработчиками, наиболее слабая – большое количество ошибок. Профессионалы в области видео считают Premier эталоном, с которым сравниваются все остальные продукты, это не значит, что он - лучший, он – наиболее распространенный.
Звук является наиболее выразительным элементом мультимедиа. Мир звуков окружает человека постоянно. Мы слышим шум прибоя, шелест листвы, грохот водопадов, пение птиц, крики зверей, голоса людей. Всё это – звуки нашего мира.
История этого элемента информации для человека такая же древняя, как и предыдущие (текст, изображение). Первоначально человек создал устройства, с помощью которых он пытался воспроизвести природные звуки для своих практических целей, в частности для охоты. Потом звуки в его голове стали складываться в некую последовательность, которую захотелось сохранить. Появились первые музыкальные инструменты (один из древнейших – китайский крин). Постепенно шел процесс формирования языка, на котором можно было бы записать и тем самым надолго сохранить рожденные мелодии. Первые попытки разработки такого «музыкального алфавита» были предприняты ещё в Древнем Египте и Месопотамии. А в том виде, в котором мы знаем её сейчас (в виде нотной записи), система фиксации музыки сложилась к XVII веку. Её основы были заложены Гвидо д’Ареццо.
Одновременно шло совершенствование систем записи и хранения звука. Человек научился сохранять и воспроизводить не только музыку, но и любые окружающие звуки. Впервые звук был записан в 1877 году на фонографе, изобретенном Томасом Эдисоном. Запись имела вид углублений на бумажном листе, закрепленном на вращающемся цилиндре. Эдисон первым научил свою машину громко отвечать «алло» в микрофон. Это слово раздавалось, когда игла, соединенная с микрофоном, повторяла сделанную на бумаге запись. Механико-акустический метод звукозаписи просуществовал вплоть до 1920-х годов, пока не были изобретены электрические системы. Практическому применению звукозаписи способствовало также два революционных изобретения:
Бурное развитие вычислительной техники придало этому процессу новый импульс для развития. Мир звуков постепенно соединялся с цифровым миром.
В звуковых платах существует два основных метода синтеза звука:
таблично-волновой синтез (WaveTable, WT), основанный на воспроизведении сэмплов – заранее записанных в цифровом виде звучаний реальных инструментов. Большинство звуковых плат содержит встроенный набор звучаний инструментов, записанных в ПЗУ, некоторые платы допускают использование записей, дополнительно загружаемых в ОЗУ. Для получения звука нужной высоты применяют изменение скорости воспроизведения записи, сложные синтезаторы применяют для воспроизведения каждой ноты параллельное проигрывание разных сэмплов и дополнительную обработку звука (модуляцию, фильтрацию).
Достоинства: реалистичность звучания классических инструментов, простота получения звука.
Недостатки: жесткий набор заранее подготовленных тембров, многие параметры которых нельзя изменить в реальном времени, большие объёмы памяти для сэмплов (иногда до сотен Кб на инструмент), неодинаковое звучание разных моделей синтезаторов из-за различающихся наборов стандартных инструментов.
частотная модуляция (Frequency Modulation, FM) – синтез, основанный на использовании нескольких генераторов сигнала с взаимной модуляцией. Каждый генератор управляется схемой, регулирующей частоту и амплитуду сигнала и представляющей собой базовую единицу синтеза – оператор. В звуковых платах применяется двухоператорный (OPL2) и четырехоператорный (OPL3) синтез. Схема соединения операторов (алгоритм) и параметры каждого оператора (частота, амплитуда и закон их изменения во времени) определяют тембр звучания. Число операторов и схема управления ими задают максимальное количество синтезируемых тембров.
Достоинства: не надо заранее записывать звуки инструментов и хранить их в ПЗУ, велико разнообразие получаемых звучаний, легко повторить тембр на различных платах с совместимыми синтезаторами.
Недостатки: трудно обеспечить достаточно благозвучный тембр во всем диапазоне звучания, имитация звучания реальных инструментов крайне грубая, сложно организовать тонкое управление операторами, из-за чего в звуковых платах используется упрощенная схема с небольшим диапазоном возможных звучаний.
Если в композиции нужен звук реальных инструментов, лучше подходит метод волнового синтеза, для создания же новых тембров более удобен метод частотной модуляции, хотя возможности FM-синтезаторов звуковых плат достаточно ограничены.
Цифровой звук и MIDI
MIDI ( .mid ) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface). Этот стандарт разработан в начале 80-х годов для электронных музыкальных инструментов и компьютеров. Интерфейс MIDI представляет собой протокол передачи музыкальных нот и мелодий. Но данные MIDI не являются цифровым звуком – это сокращенная форма записи музыки в числовой форме.
Данные цифрового звука ( в отличии от MIDI ) действительно представляют собой звук, записанный в виде тысяч единиц, называемых квантами или сэмплами (samples). Цифровые данные представляют амплитуду (или громкость) звука в дискретные моменты времени. Звучание цифровых данных не зависит от устройства воспроизведения и поэтому их звучание всегда одинаково. Но за это приходится расплачиваться большими объёмами звуковых файлов.
Цифровой звук – это форма записи звука, а MIDI-данные – это форма представления звука. MIDI-данные по отношению к цифровым данным – то же самое, что и векторная графика по отношению к растровым изображениям. Т.е., MIDI-данные зависят от устройств воспроизведения звука, так же как вид векторных графических изображений зависит от принтера или экрана монитора.
MIDI-файл представляет собой последовательность команд, которыми записаны действия, например, нажатие клавиши на пианино или поворот регулятора. Эти команды, посылаемые на устройство воспроизведения MIDI-файлов, управляет звучанием. Небольшое MIDI-сообщение может вызвать воспроизведение звука или последовательности звуков на музыкальном инструменте или синтезаторе, поэтому MIDI-файлы занимают меньший объём, чем эквивалентные файлы оцифрованного звука.
По сравнению с цифровым звуком MIDI имеет ряд преимуществ:
Основной недостаток MIDI-файла вытекает из его достоинств. Поскольку MIDI-данные не являются сами по себе звуком, то воспроизведение будет настолько точным, насколько устройство воспроизведения MIDI-данных идентично устройству, которое использовалось для создания исходного файла. Даже звук MIDI-инструмента в соответствии со стандартом GM зависит от электронного устройства воспроизведения и используемого при этом метода. MIDI-звук не используется для воспроизведения голоса.
Основное преимущество цифрового аудио перед MIDI-звучанием в том, что качество воспроизведения звука всегда постоянно. Можно быть уверенным, что качество цифрового звука будет таким же в конце работы над проектом, каким оно было в начале разработки. Это и является причиной, по которой цифровой звук используется чаще, чем MIDI-данные, для записи звуковых дорожек мультимедиа.
Существует две причины, по которым всегда следует работать с цифровым звуком:
Если вы хотите создать самостоятельное музыкальное произведение, то для решения этой задачи наиболее подходит MIDI-технология. Однако этот процесс потребует знания музыкальной грамоты, умения играть на фортепиано, хорошего музыкального вкуса и, безусловно, мастерства музыканта. По завершению процесса лучше сохранить результаты в WAV-формате, чтобы впоследствии использовать произведение в мультимедиа-проектах.
Рассмотрим наиболее распространенные форматы звуковых файлов:
WAVE ( .wav ) – наиболее широко распространенный звуковой формат. Используется в ОС Windows для хранения звуковых файлов. В его основе лежит формат RIFF (Resource Interchange File Format), позволяющий сохранять произвольные данные в структурированном виде. Для записи звука используются различные способы сжатия, поскольку звуковые файлы имеют большой объём. Самый простой способ сжатия – импульсно-кодовая модуляция (Pulse Code Modulation, PCM), но не обеспечивающий достаточно хорошего сжатия. Этот способ был несколько усовершенствован, и на его основе разработаны еще два метода – DPCM и ADPCM, обеспечивающие более сильное сжатие с приемлемым качеством.
AU ( .au, .snd) – формат звуковых файлов, используемый на рабочих станциях фирмы Sun и операционной системе NeXT. Получил широкое распространение в Internet (на ранней стадии сети играл роль стандартного формата для звуковой информации).
MPEG-3 ( .mp3 ) - формат звуковых файлов, один из наиболее популярных на сегодняшний день. Был разработан для сохранения звуков, отличных от человеческой речи. Используется для оцифровки музыкальных записей. При кодировании файлов применяется психоакустическая компрессия, при которой из мелодии удаляются звуки, не воспринимаемые человеческим ухом. Ранние версии (MP1 и МР2) обеспечивают худшую компрессию, но однако менее требовательны к ресурсам. Характеристики процессора напрямую влияют на качество звучания, - чем слабее процессор, тем больше искажения звука.
MIDI ( .mid ) Существуют несколько разновидностей стандарта MIDI:
General MIDI (GM) – первая разработка фирмы Roland, унифицирующая набор MIDI-инструментов. Определяет, что синтезатор должен иметь 128 мелодических тембров с возможностью воспроизведения звуков разной высоты и 46 ударных инструментов. За всеми инструментами закреплены номера.
General Standart (GS) – общий стандарт фирмы Roland, определяющий набор тембров. Помимо элементов стандарта General MIDI включает в себя дополнительные наборы мелодических и ударных инструментов, а также различные эффекты (скрип двери, звук мотора, крики и т.д.).
Extended General (XG) – новый стандарт фирмы Yamaha, включающий несколько сотен мелодических и ударных инструментов, ставший альтернативой формату GS.
MOD ( .mod ) – музыкальный формат, в нем хранятся образцы оцифрованного звука, которые затем можно использовать как шаблоны для индивидуальных нот. Файлы в этом формате начинаются с набора образцов звука, за которыми следуют ноты и информация о длительности. Каждая нота воспроизводится с помощью одного из приведенных в начале звуковых шаблонов. Такой файл невелик и имеет структуру, базирующуюся на нотах. Это облегчает его редактирование с помощью программ, имитирующих традиционную нотную запись. Он, в отличии от MIDI-файла, полностью задаёт звук, что позволяет воспроизводить его на любой компьютерной платформе.
IFF ( .iff ) - формат звуковых файлов, первоначально разработанный для компьютерной платформы Amiga. Сейчас используется на компакт-дисках в формате CD-I.
AIFF ( .aiff ) - формат для обмена звуковыми данными, используется на компьютерных платформах Silicon Graphics и Мас. Во многом напоминает формат Wave, однако позволяет использовать оцифрованный звук и шаблоны.
RealAudio ( .ra, .ram) – формат, разработанный для воспроизведения звука в Internet в реальном масштабе времени. Разработан фирмой RealNetworks. Распространяемая бесплатно программа сжатия позволяет преобразовывать 8- и 16-битные аудиофайлы в формат RealAudio. Полученное качество в лучшем случае соответствует плохонькой аудиокассете, поэтому для более качественной записи музыкальных произведений формат mp3 предпочтительнее.
Программы для работы со звуком можно условно разделить на две большие группы:
программы-секвенсоры (sequence software);
программы, ориентированные на аудиотехнологии записи звука, так называемые звуковые редакторы.
Именно секвенсорная, или MIDI-технология, является массовым способом создания музыки. Секвенсоры служат для программирования, т.е. для кодировки музыкальных пьес. Именно с их помощью создаются аранжировки: «прописываются» отдельные партии, назначаются тембры инструментов, вводятся тонкие нюансы, музыкальные штрихи (акценты громкости, отклонения от настройки, модуляция и т.д.). Эффективное использование секвенсора требует от композитора-аранжировщика специальных инженерных знаний. У нас в стране наиболее популярны программные секвенсоры двух фирм: Steinberg SoftWare und Hardware (семейство секвенсоров Cubase, созданного раньше по времени и работающего тогда на очень редкой машине Atari) и Twelve Tone Systems (семейство секвенсоров Cakewalk – действительно массовый и один из самых удобных продуктов для IBM-совместимых ПК, появление которого совпало с массовой компьютеризацией в России). По разным причинам не столь популярны у нас секвенсоры других ведущих производителей: Opcode Systems, Emagiv, Voyetra Technologies Inc., Mark of the Unicorn. В одних случаях это объясняется ориентацией на платформу Мас, в других – ценами и способом распространения, но главное все же заключается в привычках музыкантов. Помимо журнальных публикаций появляются книги (как переводные, так и российских авторов1), в которых идет речь о программном обеспечении для создания музыкальных произведений на ПК.
Другой вид программного обеспечения ориентирован на аудиотехнологии записи музыки. С ростом производительности обычных компьютеров и емкости устройств хранения данных появилась возможность для рядового пользователя записи звука на жесткий диск в реальном времени. Новые технологии позволяют музыканту значительно экономить на оборудовании, а сам компьютер превращается в цифровой музыкальный магнитофон. Самой распространенной программой в России этого типа стала программа SAW (Innovative Quality Software), выпускаемая в различных модификациях. Кроме записи и воспроизведения программы дополняются опциями редактирования звука: отрисовка кривых громкости, регулировка баланса, функции удаления, копирования, вставки, фильтрации и пр. Сюда же переносятся приемы, давно отработанные на студийном оборудовании – микшерах, эквалайзерах. Однако хотя «комбайны» и удобны в работе, но их отдельные функции не так мощны, как в специализированных продуктах, поэтому чаще всего многоканальная запись осуществляется в SAW, а обработка сигналов выполняется в специализированных звуковых редакторах, например, в Cool Edit (фирмы Syntrillium) для улучшения качества фонограмм, Sound Forge (фирмы Sonic Foundry), WaveLab ( фирмы Steinberg), позволяющим вести обработку звука в реальном времени. Следует обратить внимание и на редактор для цифровой обработки и нелинейного монтажа звука Wave for Window компании Turtle Beach, неоднократно признанный пользователями как лучший программный продукт для работы со звуком. В новейших редакторах появились функции (такие как, смещение настройки без изменения темпа, синтез аккорда из одной ноты), студийные аппаратные аналоги которых стоят тысячи долларов. Однако проблема заключается в том, что многие сложные операции в звуковых редакторах не выполняются в реальном времени. Однако по мере увеличения вычислительной мощности ПК этот недостаток станет неактуальным.
Ведущие производители предлагают программные продукты, в которых обе технологии интегрированы. В процессе создания музыки часть партий «прописывается» в MIDI и воспроизводится звуковыми модулями, а часть представляет собой акустическую запись. Таким образом, два главных подхода не конфликтуют, а дополняют друг друга.
Существует подкласс программных продуктов, называемых генераторами стилей, для тех, кто мечтает сочинять на компьютере музыку, но не желающих разбираться в её структуре и основных законах. Музыку генерируют на основе исходных данных – гармонии и выбранной стилевой модели. По этому принципу построены такие продукты, как Jammer Professional for Windows (фирмы Soundtrek), Yamaha Visual Arranger for Windows (фирмы Yamaha), Voyetra Digital Orchestrator Plus, SuperJam (фирмы Blue Ribbon Sound Works), Band in a Box (фирмы PG Music), Rhythm Brainz Plus (фирмыMediatech Innovation). Однако мнения о таких программах композиторов весьма неоднозначны – одни уверяют, что автогенерация сковывает творческую фантазию, другие отмечают колоссальную базу музыкальных данных.
Наиболее благоприятный путь для начинающих компьютерных композиторов – это использовать генератор стилей для создания музыкальной основы произведения, а затем добавить мелодию с помощью одной из программ-секвенсоров. На общем фоне выделяется программа Jammer Professional for Windows.
Для людей, незнакомых с музыкальной грамотой, есть ещё один способ сочинять музыку. Это использование специальных программ – трекеров (от Track - дорожка). Трекер в чем-то аналогичен многодорожечному магнитофону, в нем с помощью команд на каждой дорожке записываются звучания инструментов или музыкальные отрывки, называемые сэмплами. Можно менять параметры сэмплов (громкость, частоту), изменять свойства групп сэмплов. Уникальность данной методики создания музыки в том, что можно составлять композиции, просто слушая, как звучит тот или иной инструмент, и выбирая подходящий звук. Среди программ этой группы наиболее известны Scream Tracker, Impulse Tracker, Fast Tracker. Последняя из названных считается наиболее распространенной и многофункциональной.
Рассмотрим группу вспомогательных программ-проигрывателей звуковых файлов:
условно-бесплатная программа WinAmp является лидером среди музыкальных проигрывателей. Первоначально могла работать только с файлами формата MPEG (MP2, MP3), но позднее добавилась и поддержка других форматов (MOD,WAV, VOC, CD-Audio и многие другие). При этом как MPEG-проигрыватель она превосходит остальных конкурентов. Для нее имеются подключаемые модули (Plug-ins) от независимых разработчиков. Последние версии позволяют менять интерфейс программы. В программе имеется встроенный эквалайзер и редактор списка песен.
Unreal Player - одна из программ-конкурентов выше названной. С её помощью можно проигрывать файлы следующих форматов - MP2, MP3, MOD,WAV, MID, CD-Audio и другие. Есть особенность в интерфейсе – дисплей проигрывателя с анимацией. Существует набор подключаемых модулей с визуальными и аудиоэффектами. Программа имеет редактор списка песен, регулятор громкости, позволяет использовать сменные интерфейсы.
Yamp – была одним из первых музыкальных плееров, в котором можно было полностью поменять интерфейс. При этом могут использоваться любые формы для окна и кнопок. Поддерживает форматы MOD, AVI, MP1, MP2, MP3, CD-Audio. Одной из особенностей является поддержка архивов ZIP и RAR. Распространяется бесплатно.
NAD – одна из наиболее компактных программ для воспроизведения файлов в форматах МР2 и МР3, показала отличную работоспособность на слабых компьютерах. В составе имеет эквалайзер, редактор списка песен, регулятор громкости, занимает мало места на экране. Основной недостаток – поддержка только MPEG-формата. Но зато при этом не оказывает ощутимой дополнительной нагрузки на центральный процессор, чем не могут похвастаться даже признанные лидеры. Распространяется бесплатно.
Wplay – условно-бесплатная, . Поддерживает форматы МР2, МР3, CD-Audio и дает при этом хорошее качество звука. Оставляет позади многих конкурентов по эффективности использования вычислительных ресурсов. Программа предлагает собственный формат интерфейсов, дающий дизайнерам полную свободу для творчества. В состав входят эквалайзер, редактор списка произведений, поддерживающий списки для WinAmp, регуляторы громкости и баланса. Есть возможность записи звуковых дорожек компакт-дисков в виде файлов формата МР3 и WAV внутри программы, но эта функция работает только после регистрации программы.
Cowon Jet-Audio for Windows 95/ NT – мощный проигрыватель для CD, цифрового звука, MIDI и цифрового видео. Программа включает в себя:
DSP-компонент, позволяющий применить эффекты трехмерного звучания к звуку в формате MPEG и цифровому видео. Трехмерные звуковые эффекты позволяют имитировать акустику в комнате, в концертном зале, на стадионе. Все это можно услышать на обычной звуковой карте.
Средства виртуальной реальности служат для создания, с помощью компьютерной графики и других средств, реалистичного трехмерного видимого, осязаемого и звучащего пространства, в которое человек может быть погружен и где он может реально взаимодействовать с трехмерными объектами, созданными компьютером.
Виртуальная реальность - это технология трехмерного информационного взаимодействия человека и компьютера, которая реализуется с помощью комплексных мультимедиа-операционных средств.
Таким образом, для человека создается в реальном времени иллюзия непосредственного вхождения в искусственный (мнимый) мир, сформированный на базе вычислительных и программных средств и присутствия в нем. Для представления человеку объемной визуальной информации в таких системах применяются разнообразные средства ее трехмерного отображения.
Следовательно, виртуальная реальность создает у человека ощущения, которые дают ему основание считать, что он находится в реалистичной трехмерной виртуальной среде (а не в среде, где он реально существует в данный момент времени) и что он может успешно физически взаимодействовать с трехмерной виртуальной средой, используемой в целях обучения.
При создании виртуальной реальности очень важно оптимальное комплексирование различных информационных средств. Существует ряд составляющих, на которых основывается возникновение эффекта виртуальной реальности.
Первой составляющей можно считать необходимость создания высокоинформативного трехмерного цветного изображения, позволяющего человеку комфортно воспринимать динамично изменяющиеся объемные сцены виртуального пространства, которые характеризуются высоким пространственно-временным разрешением.
Второй составляющей является возможность получать при контакте с виртуальной средой обратные сигналы в форме адекватных перцептивных откликов - тактильных, звуковых и др. Эти отклики должны с высокой точностью соответствовать визуальной информации, получаемой по зрительному каналу восприятия.
Третья составляющая - это возможность активно воздействовать на состояние виртуальной среды и на процессы, протекающие в ней, при полном отражении результатов воздействия в информационных потоках, которые поступают человеку по зрительному, тактильному, звуковому и другим каналам.
Полноценный эффект возникновения виртуальной реальности может быть достигнут только тогда, когда все перечисленные составляющие будут реализованы одновременно в интерактивном режиме системы человек-компьютер.
Однако имеются проблемы, мешающие успешной и полноценной реализации названных составляющих при формировании эффекта виртуальной реальности.
Одни из этих проблем носят теоретический, другие - чисто технический характер. Кроме того, эти проблемы связаны отчасти с психологическими факторами и с постижением человеком виртуального мира, а также затрагивают вопросы, отражающие особенности восприятия физических и иных процессов, происходящих в реальном мире.
В 1966 г. производитель вертолетов компания Bell Helicopter начала разработку систем для управления ночными полетами с использованием инфракрасных камер, установленных вне кабины, и приемников, расположенных непосредственно перед глазами, на шлеме пилота. Эти эксперименты показали, что пилот вполне может летать с такими "искусственными" глазами. Направление получило название "удаленная реальность"(Remote Reality).
|
|
Успех опытов подтолкнул Айвэна Сазерленда, который был тогда профессором Гарвардского университета, и его студента Боба Споулла к идее заменить инфракрасные приемники электронными трубками, подключенными к компьютеру. В результате родился видеошлем (Head-Mounted Display), ставший впоследствии одним из основных элементов систем VR.
Первые изображения, демонстрируемые шлемом, были, естественно, трехмерными, но каркасными. Вплоть до 1975 г. Айвэн Сазерленд и его сподвижники работали над проблемой скрытых поверхностей, придания реалистичности изображению.
|
|
1966 г. NASA внедряет авиасимуляторы.
В середине восьмидесятых Том Зиммерман сочетал деятельность в VPL Research с музыкальными увлечениями. Он захотел некоторым образом совместить акустическую гитару с электронной. За два года вместе с коллегой Янгом Харвиллом ему удалось создать своего рода интеллектуальные перчатки (DataGlove), с помощью которых можно имитировать перебор струн. Кроме того, он создал аппаратный интерфейс. Ланье и еще один сотрудник VPL Чак Блэнчард написали программное обеспечение Body Electric, переводящее движение руки в звуки.
Из желания удовлетворить музыкальные запросы неожиданно родился один из основных инструментов VR – манипулятор для руки, область использования которого вышла далеко за пределы музыкальных приложений. Как и Сазерленд, впоследствии Зиммерман изменил своему детищу, однако манипулятор DataGlove занял свое место в системах VR, как мышь в ПК.
|
|
Термин "виртуальная реальность" возник на заре 90-х. Специалисты придумавшие термин "virtual reality", описывают аппарат ее создания как "средство, способное воссоздавать сны при пробуждении". Конечно, в самом начале смысл термина заметно отличался от того, который подразумевается под "виртуальностью" сегодня. Как правило, значение "виртуальной реальности" распространялось только на трехмерные компьютерные модели. Но вскоре стали появляться названия: "виртуальный офис", "виртуальная сеть", "виртуальные технологии", "виртуальный банк", "виртуальная корпорация". Использование "виртуальности" стало возрастать лавинообразно. При этом сама "виртуальная реальность" до самого недавнего времени являлась, скорее, красивой метафорой, за которой виделось нечто весьма загадочное.
Cуществует 2 типа VR
В зависимости от характера взаимодействия человека с виртуальной средой первый тип делят на три вида: пассивную, исследовательскую и активную. При работе с пассивной VR, пользователь выступает в качестве обычного зрителя, способного получать информацию, но не управлять ею. В отличие от пассивной, исследовательская виртуальная среда позволяет перемещаться внутри нее. Активная же среда дает возможность взаимодействовать с ней, внося какие угодно коррективы в ее работу. В соответствии с общей картиной развития информационных технологий, третий вид пока еще остается недоступным в полной мере исследователям киберпространства, но уже сейчас многие аналитики называют его основой, так называемого, «цифрового будущего Человечества».
2 тип виртуальной реальности можно классифицировать на: условную, прожективную и пограничную. К условному типу VR можно отнести систему, в которой изображение человека комбинируется с компьютерной картинкой среды, они моделируют определенные ситуации или действия. К прожективному классу виртуальных реальностей относятся все реальности спроектированные, исходя из некоторых идей. Например, к классу прожективных виртуальных реальностей относятся реальности, созданные на основе научных теорий. Третий тип VR можно назвать пограничными виртуальными реальностями, они представляют собой сочетание обычной реальности и виртуальной. Их создание позволяет «расширять сознание» специалиста, вооружая его «видением» и знаниями, которыми он актуально здесь и сейчас не может обладать.
Также в зависимости от поставленной цели, практикуется полное либо частичное погружение сознания пользователя в среду виртуальной реальности.
При полном погружении виртуальная реальность позволяет наблюдателю оказаться внутри искусственно созданного мира .Используя специальную технологическую экипировку, наблюдатель способен получать идущую из искусственного мира информацию с помощью своих органов чувств .
Либо с помощью специальной виртуальной комнаты, в которой пол, стены и потолок снабжены экранами, на которые проектируются изображения. В этом случае, тщательно моделируются аудиальный и визуальный информационные потоки – это важно для создания специальных тренажеров для пилотов, космонавтов, водителей автомобилей, операторов ядерных реакторов и т.д.
При частичном погружении в виртуальную среду человек не полностью изолируется от окружающего пространства. При этом у него создается впечатление, что он только заглядывает в окно виртуального мира, а вне этого окна продолжает видеть окружающую обстановку
Методы и средства создания СВР
Являясь человеко-машинным интерфейсом качественно нового типа, моделирующим трехмерное реалистичное виртуальное окружение (внешнюю среду), СВР позволяют человеку войти в эту среду и взаимодействовать с ней. Действия человека в виртуальной реальности учитываются в процессе ее моделирования. Положение тела, направление взгляда, усилие мышц, а также результаты деятельности человека фиксируются разнообразными датчиками и вводятся в компьютер, замыкая обратную связь системы управления развитием воспроизводимого виртуального сценария.
Для создания реалистичного изображения трехмерной виртуальной среды используется трехмерная графика с различными приемами тонирования и нанесения текстуры. Трехмерное моделирование виртуальных объектов с реалистичным поведением является ключевым свойством СВР. Имитация поведения объектов виртуальной среды достигается путем реалистичного трехмерного показа внешней среды, сопровождаемого соответствующими звуковыми эффектами и даже, в ряде систем, специфическим движением частей объекта [17-20].
Для передачи естественного движения объектов в трехмерной сцене, необходимо воспроизводить объемное изображение с требуемым пространственно-временным разрешением, т.е. следует передавать последовательность изменения состояния среды с такой частотой кадров и таким числом строк, при которых человек воспринимает слитно (без мельканий и разрывов) отображаемую динамично изменяющуюся визуальную информацию.
В СВР для отображения трехмерной информации наибольшее распространение получили стереотелевизионные системы: как двух-, так и одноканальные. В стереосистемах первого типа два изображения - стереопары - отображаются одновременно на двух кинескопах (или двух плоских телевизионных панелях) и воспринимаются одновременно и левым, и правым глазом.
При этом у наблюдателя возникает иллюзия восприятия трехмерной сцены. Данный подход реализуется в так называемых стереовьюерах (нашлемных стереодисплеях). В одноканальных стереосистемах обычно реализуется последовательный принцип воспроизведения двух изображений стереопары на одном дисплее с последующим их разделением и направлением в левый и правый глаз наблюдателя.
Для разделения изображений стереопары используют различные очки: цветные, поляризационные, светоклапанные. Такие очки снижают видимую яркость изображения. Кроме того, необходимость использования специальных очков вызывает у наблюдателя определенный дискомфорт при восприятии трехмерной информации. Поэтому большое внимание здесь обращают на разработку систем трехмерного отображения, обладающих свойством автостереоскопичности, т.е. не требующих специальных стереоочков. К автостереоскопическим системам относятся растровые и голографические системы, а также системы с подвижными экранами.
Отметим, что стереосистемы и растровые системы трехмерного отображения в приемлемой по сложности реализации являются одноракурсными, т.е. в таких системах наблюдатель при любых смещениях головы может наблюдать только один ракурс трехмерного изображения.
Многоракурсными являются цифровые электроголографические системы и системы с подвижными экранами. В таких системах, вследствие заложенных в них принципов действия, формируется трехмерное изображение, которое можно рассматривать в различных ракурсах, в любом направлении и в широком диапазоне углов.
Для создания многоракурсного отображения в нашлемной стереосистеме необходимо с помощью специальных датчиков определять изменения положения головы и взгляда наблюдателя и, в соответствии с полученными сигналами, вносить вычислительным путем нужные изменения в изображение стереопары, подаваемое в нашлемный стереодисплей. Однако такой подход довольно сложен и, как следствие, не дает высокой точности отображения динамично изменяющейся многоракурсной картины.
Поэтому в ряде СВР используются автостереоскопические многоракурсные системы трехмерного отображения визуальной информации, что одновременно приводит к усложнению общей схемы СВР.
Даже самые лучшие современные дисплеи являются по пространственному разрешению слишком "крупнозернистыми" для зрительной системы человека при их использовании в стереошлемах. Кроме того, при восприятии человеком изображения со стереодисплея имеет место суженный угол зрения, который не соответствует полю зрения человека при наблюдении им реальных трехмерных сцен.
Одним из путей частичного устранения названных недостатков можно считать создание специального лазерного микросканерного минидисплея с разрешающей способностью порядка 8000і6000 элементов в кадре. Использование двух таких минидисплеев в нашлемной стереосистеме может значительно повысить эффект визуального вхождения человека в виртуальную реальность.
Звук.
Сетевая виртуальная реальность. Разработки теории и аппаратных средств ВР продолжаются. Участники первой ежегодной WWW-конференции, проводившейся в 1994 в Женеве, обсудили возможности применения ВР в WWW. Были рассмотрены разработки инструментальных средств трехмерной графики, предназначенных для расширения возможностей Web-браузеров (программ, используемых для просмотра WWW-документов). На конференции была представлена концепция «языка моделирования виртуальной реальности» (VRML). Этот язык основан на существующей технологии описания трехмерных сцен с визуализацией многоугольных объектов, освещения и материалов. В числе первых применений VRML-узлов на WWW оказались сюрреалистические ландшафты и «дискуссионные миры», где пользователи взаимодействовали с посетителями. В одном из окон можно разговаривать с другими участниками, вводя текстовый комментарий с клавиатуры.
1 Ю.Петелина, Р.Петелин. «Персональный оркестр в персональном компьютере», «Звуковая студия в персональном компьютере»