Программные средства разработки и редактирования мультимедиа приложений. Графика. Анимация. Видео. Звук
Мультимедиа и ее компоненты. Эволюция развития мультимедиа. Область применения мультимедийных приложений.
Информационный кризис 20 века показал, что традиционные средства хранения информации устарели. Необходим был цифровой переход к хранению информации с использованием компьютера. Перевод информации в цифровой вид не всегда легкая задача. Информация может быть представлена в различной форме: аудио, видео, текст, произведение искусства. Возникают 2 проблемы:
1. Представление различных типов информации
2. Организация ввода информации в компьютер
Решением данных проблем является появление мультимедиа технологий.
Мультимедиа – это сумма технологий позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать такие типы данных как: текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь.
История развития мультимедиа началась с печатной машинки Консу, которая могла не только печатать, но и привлечь внимание заснувшего оператора мелодичным треском.
Развитие технической базы приводит к доступности компьютера, их можно начать использовать в повседневной жизни. В начале 90х годов прошлого века общественная потребность в средствах передачи и отображения информации вызывает к жизни новую технологию, за неимением более корректного термина, называя ее мультимедиа. Появление систем мультимедиа производит революцию в таких областях как образование, наука, искусство, во многих сферах профессиональной деятельности. Резкий рывок в направлении развития мультимедиа технологии обеспечен, прежде всего, развитием технических и системных средств. Это и прогресс развития ЭВМ, а именно резко возросшие объемы памяти, быстродействие, достижение в области видеотехники, а также их массовое внедрение. Важную роль сыграла также разработка методов быстрого и эффективного сжатия/развертки данных.
Мультимедиа технологии являются одним из наиболее перспективных и популярных направлений информатики. Они имеют целью создание продукта, содержащего «коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами, включающее интерактивный интерфейс и другие механизмы управления». Данное определение сформулировано в 1988 году крупнейшей европейской комиссией, занимающейся проблемой внедрения и использования новых технологий.
Идейной предпосылкой возникновения технологии мультимедиа считают концепцию организации памяти, предложенную в 1945 году американским ученым Ван-Нивером Бушем. Она предусматривала поиск информации в соответствии с ее смысловым содержанием, а не по формальным признакам. Эта идея нашла свое выражение и компьютерную реализацию сначала в виде системы гипертекста, а затем и гипермедиа и наконец, мультимедиа, соединившей обе эти системы.
Всплеск интереса применения мультимедиа технологий связан с именем Била Гейтса, которому принадлежит идея создания и успешной реализации мультимедийного продукта на основе служебной, музейной, инверторной базы данных с использованием в ней всех возможных сред. Именно этот продукт собрал в себе 3 основных принципа мультимедиа:
1. Представление информации с помощью комбинации множества воспринимаемых человек сред.
2. Наличие нескольких сюжетных линий в содержании продукта
3. Художественный дизайн интерфейса и средств навигации
Несомненным достоинством и особенностью технологии являются следующие возможности мультимедиа:
1. Возможность хранения большого объема информации на одном носителе
2. Возможность увеличения на экране изображения или его наиболее интересных фрагментов
3. Возможность сравнения изображения и обработки его разнообразными программными средствами
4. Возможность выделения сопровождающей изображения текстовой или любой другой пояснительной информации
5. Возможность осуществления непрерывного музыкального или любого другого аудио сопровождения, соответствующего статичному или динамичному визуальному ряду
6. Возможность использования видеофрагментов из фильмов, видеозаписей, функции стоп-кадра, покадрового пролистывания
7. Возможность включения в содержания баз данных, методик обработки образов, анимации и т.д.
Программные средства разработки и редактирования мультимедиа приложений. Графика. Анимация. Видео. Звук.
Программные средства для создания мультимедиа продуктов - это различные приложения, при помощи которых происходит их разработка. Они складываются из 3 компонентов.
Системные программные средства – это набор программ, входящих в состав операционной системы компьютера и осуществляющих управление устройствами мультимедиа, причем это управление на двух уровнях – физическое управление вводом-выводом информации на низком уровне с помощью машинных команд и управление пользователем характеристиками устройств с помощью графического интерфейса, изображающего пульт управления устройством, например регулировки громкости звука, тембра, стереобаланса и т. д. Как правило, программы физического управления устройствами называют драйверами устройств.
Инструментальные программные средства – программы позволяющие модифицировать мультимедийные файлы и создавать мультимедийные приложения. Инструментальные программные средства – это пакеты программ для создания мультимедийных приложений: графические редакторы, звуковые редакторы и программы для создания музыки, пакеты для создания презентаций, фильмов, анимации и т.д.
Прикладные программные средства – это готовые и, как правило, продаваемые программные системы на CD или DVD дисках – фильмы, учебники, энциклопедии, игры, книги, виртуальные музеи, путеводители, рекламные материалы и т. д.
Программные среды для создания мультимедиа продуктов по своей природе очень разнообразны и зависят от сферы разработки, будь то создание звука, обработка видео, создание презентации или интерактивной анимации, обработка фото и т.д.
План, по которому следует действовать при создания мультимедийного продукта с помощью программных средств.
I этап - выбор темы и описание проблемы;
II этап - анализ объекта;
III этап - разработка сценария и синтез модели;
IV этап - форма представления информации и выбор программных продуктов;
V этап - синтез компьютерной модели объекта;
Графика(изображения).
Все изображения, с которыми работают компьютеры, разделяются на два класса: растровые и векторные. Растровые или точечным изображением принято называть массив пикселов — одинаковых по размеру и форме плоских геометрических фигур (чаще всего — квадратов или кругов), расположенных в узлах регулярной сетки. Для каждого пиксела тем или иным способом задается цвет. Представление растрового изображения в памяти компьютера - это массив сведений о цвете всех пикселов, упорядоченный определенным образом. Наиболее близким аналогом такого явления виртуального мира, как пиксельное изображение, в реальном мире является мозаика. Пиксельное изображение состоит из равномерно расположенных на плоскости элементов одинакового размера и формы (пикселов), подобно мозаике, состоящей из кусочков цветного стекла
Векторным изображением в компьютерной графике принято называть совокупность более сложных и разнообразных геометрических объектов. Номенклатур таких объектов может быть более или менее широкой, но, как правило, в неё включаются простейшие геометрические фигуры (круги, эллипсы, прямоугольники, многоугольники, отрезки прямых и дуги кривых линий). Важнейшая особенность векторной графики состоит в том, что для каждого объекта определяются управляющие параметры, конкретизирующие его внешний вид. Например, для окружности такими управляющими параметрами являются диаметр, цвет, тип и толщина линии, а также цвет внутренней области. Представление векторного изображения в памяти компьютера сложнее, чем пиксельного, хотя при этом оно намного компактнее. Несколько упрощая, можно считать, что оно является перечнем всех объектов, из которых составлено изображение, причем для каждого объекта указано, к какому классу объектов он принадлежит, и приведены значения всех управляющих параметров.
Процесс вывода пиксельного изображения на экран или бумагу достаточно прост - на экране пикселу соответствует группа из трех частиц люминофора, светящихся различными цветами, принтер изображает пикселы капельками чернил или пятнами тонера (красящего порошка). К устройствам, непосредственно фиксирующим векторные изображения относятся графопостроители. Почти всегда векторное изображение перед выводом (или непосредственно в процессе вывода) преобразуется в точечное — в компьютерной графике этот процесс называется рендерингом. Рендеринг представляет собой частный случай преобразования векторного изображения в растр.
Анимация и видео
Сейчас, когда сфера применения персональных компьютеров всё расширяется, возникает идея создать домашнюю видеостудию на базе компьютера. Однако при работе с цифровым видеосигналом возникает необходимость обработки и хранения очень больших объёмов информации.
С помощью MPEG-сжатия объем видеоинформации можно уменьшить (сжать) без заметной деградации изображения.
MPEG - это аббревиатура от Moving Picture Experts Group. Эта экспертная группа работает под совместным руководством двух организаций - ISO (Организация по международным стандартам) и IEC (Международная электротехническая комиссия).
Качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG-1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется в первую очередь там, где неудобно или непрактично использовать стандартные аналоговые видеоносители.
MPEG-2 предназначен для обработки видеоизображения соизмеримого по качеству с телевизионным при пропускной способности системы передачи данных в пределах от 3 до 15 Мбит/с, профессионалы используют и большие потоки.
MPEG-3 - предназначался для использования в системах телевидения высокой чёткости (high-defenition television, HDTV) со скоростью потока данных 20-40 Мбит/с , но позже стал частью стандарта MPEG-2 и отдельно теперь не упоминается.
Кстати, формат MP3, который иногда путают с MPEG-3, предназначен только для сжатия аудиоинформации и полное название MP3 звучит как MPEG Audio Layer III
MPEG-4 - задает принципы работы с цифровым представлением медиа-данных для трех областей: интерактивного мультимедиа (включая продукты, распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений и цифрового телевидения.
Обеспечивает наилучшее сжатие видеофайлов из всех вышеописаных форматов сжатия.
Разработчики MPEG исходили из постулата, что далеко не вся информация, которая содержится в звуковом сигнале, является полезной и необходимой - большинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому определенная часть данных может быть сочтена избыточной. Эта "лишняя" информация удаляется без особого вреда для субъективного восприятия. Приемлемая степень "очистки" определялась путем многократных экспертных прослушиваний. При этом стандарт позволяет в заданных пределах менять параметры кодирования - получать меньшую степень сжатия при лучшем качестве или, наоборот, идти на потери в восприятии ради более высокого коэффициента компрессии.
Звук
Графический вид аналогового сигнала (колебания) изображен на Рис.1. Он из себя представляет непрерывно меняющуюся амплитуду по оси времени. Если характер изменения амплитуды через некоторое время повторяется, говорят о периоде повторения, который обозначается как Т. Длительная во времени последовательность повторяющихся периодов колебания формируют сигнал определенной частоты – f, имеющей размерность герц (Гц). Частота сигнала связана с периодом повторения следующей зависимостью f = 1/T .
Графический вид аналогового сигнала дает лишь временное представление сигнала, для анализов сигналов более полное представление дает частотное или спектр сигналов.
Звук, издаваемый человеком, имеет переменную громкость и меняется по частоте. У такого звука довольно сложный спектр структуры. Женский голос состоит из множества частот, группируемых в районе 15000 Гц. Мужской голос состоит из частот, группируемых в районе 8000 Гц.
Характеристики аналогово звука: значение амплитуды, значение частоты, ширина спектра, время существования сигнала.
Ширина спектра – разница между наивысшей и наименьшей частотой.