Аналогичным образом работает и видеокамера. Правда, в этом случае процесс создания последовательности кадров не так очевиден: информация записывается в электронном виде на магнитный носитель, и невооруженным глазом ее не увидишь. Но, можете поверить, здесь все абсолютно так же, как в случае с кинокамерой.
А если взять рисованные и кукольные анимационные фильмы, то там покадровая анимация существует в чистом виде. Каждый кадр фильма рисуется или выстраивается на сцене, после чего кинокамерой делается один-единственный кадр. Затем готовится следующий кадр — и т. д., пока не будет готов весь фильм. Адская работа… Конечно, сейчас появилось множество технических новинок, облегчающих труд аниматора, в том числе и компьютеры, но принцип остался тем же.
Чем же полюбилась человечеству покадровая анимация? Вместо ответа рассмотрим все ее преимущества.
□ Относительная очевидность создания. В самом деле, для того чтобы изготовить анимационный фильм, нужно всего лишь нарисовать все входящие в него кадры и перевести их на какой-нибудь информационный носитель. Что ж, очевидно, но отнюдь не просто…
□ Широкие возможности для творчества. Ну, тут уж и говорить не о чем!..
К несчастью, на этом преимущества покадровой анимации кончаются. И начинаются недостатки.
□ Большая трудоемкость создания фильмов. Если каждый кадр рисуется вручную и при этом не применяются никакие технические средства, облегчающие работу, процесс создания фильма может затянуться на многие месяцы, а то и годы. (Обычные кинофильмы создаются значительно быстрее, так как для них не нужно рисовать кадры — оператор просто фиксирует реальную сцену.) Да и пресловутые технические средства ненамного ускоряют этот процесс.
□ Большие проблемы, возникающие при сохранении покадровой анимации в цифровом виде.
Вот здесь давайте остановимся и поговорим о переводе фильмов в цифровой вид (оцифровке) и их хранении.
Каждый из множества кадров, составляющих фильм, занимает при хранении определенное пространство на диске. Предположим, что это пространство составляет 100 килобайт — для хранения полноцветного изображения высокого разрешения в формате JPEG этого даже маловато. Теперь предположим, что количество изображений составляет 100 ООО — такой длинный у нас фильм. Умножив 100 на 100 000, получим 10 000 000, т. е. примерно 10 гигабайт (примерно, потому что гигабайт — это не 1 000 000 000, а 1 073 741 824 байта). Выходит, для хранения фильма нам нужен целый жесткий диск или примерно 2,5 диска DVD, а уж сколько для этого понадобится обычных CD, просто страшно подумать!
Что делать? Разумеется, сжать фильм посильнее! И заодно сжать звуковое сопровождение, если оно есть.
Для сжатия фильмов практически всегда используется сжатие с потерями. Как мы уже знаем, в этом случае какая-то часть информации, не очень нужная при воспроизведении, отбрасывается, за счет чего размер файла фильма становится заметно меньше. Более того, алгоритмы, реализующие сжатие именно фильмов, анализируют каждый кадр и сохраняют в результирующем файле только данные о различиях между соседними кадрами. Это еще сильнее уменьшает размер сжатого фильма.
На заметкуСовсем короткие, порядка нескольких секунд, фильмы либо вообще не сжимаются, либо сжимаются без потерь. В частности, такие вот несжатые фильмы используются в качестве элементов интерфейса Windows-программ (например, летящие листочки в диалоговом окне процесса копирования Проводника).
Перечислим самые популярные алгоритмы сжатия видео, применяемые в настоящее время.
□ Intel Indeo. Разработан фирмой Intel в начале 90-х, на заре эры мультимедиа. Обеспечивает довольно слабое сжатие, но зато без проблем работает на старых компьютерах. Сейчас используется для сжатия совсем коротких, в несколько секунд, видеороликов, зачастую используемых в качестве элементов интерфейса Windows-программ.
□ MPEG I. Самый первый из этого семейства алгоритмов, разработанный также в начале 90-х группой MPEG (Motion Picture Encoding Group, группа кодировки движущихся изображений) для записей дисков VideoCD. Обеспечивает среднюю степень сжатия и довольно высокое качество изображения. Существует также разновидность этого алгоритма, предназначенная для сжатия звука, — MPEG I level 3 (MP3).
□ MPEG II. Был разработан во второй половине 90-х для записи дисков DVD-Video. Обеспечивает более высокие качество и степень сжатия изображения, чем MPEG I.
□ MPEG IV. Был разработан также во второй половине 90-х специально для распространения фильмов через Интернет. Обеспечивает более высокую степень сжатия, чем MPEG II, а также поддерживает различные дополнительные возможности, например, защиту от несанкционированного копирования и создание интерактивных элементов.
□ DivX. Был разработан в самом конце 90-х группой независимых программистов как бесплатная альтернатива коммерциализированному MPEG IV. Использовался для распространения пиратских копий фильмов, но потом "вступил на честный путь" и в настоящее время сам стремительно коммерциализируется.
Современные алгоритмы сжатия, например, MPEG IV и DivX, позволяют поместить сжатый в неплохом качестве полноразмерный фильм на обычный компакт-диск, т. е. размер сжатого с их помощью видеофайла составляет примерно 700 мегабайт. Фактически именно эти два алгоритма и совершили "компьютерно-киношную" революцию, создав высококачественное цифровое кино "для народа".
Сжатие фильма выполняется с помощью особой программы, называемой кодером. Такой кодер реализует какой-либо из перечисленных выше алгоритмов сжатия.
Программа, воспроизводящая сжатое видео, должна иметь возможность распаковать его. Для распаковки фильма используется программа-декодер, которая также реализует один из алгоритмов сжатия. При открытии файла с фильмом программа-проигрыватель видео определяет по записанной в его заголовке информации, каким алгоритмом сжат фильм, и подключает соответствующий декодер.
Очень часто и кодер, и декодер объединяют в одну программу, называемую кодеком (кодером-декодером). Кодек часто носит название реализуемого им алгоритма сжатия: так, например, существуют кодеки MPEG II и DivX.
Но здесь возникает другая проблема. Сжатые с помощью алгоритмов MPEG IV и DivX фильмы могут "осилить" только достаточно мощные компьютеры. Если вы попробуете просмотреть фильм DivX на компьютере выпуска пятилетней давности, то увидите не нормальный фильм, а некое слайд-шоу. Это происходит потому, что маломощный процессор, не успевая распаковывать данные и выдавать их на экран, вынужден пропускать целые кадры. К счастью, никому в голову не приходит запускать цифровое кино на старых компьютерах.
Вот, собственно, и все о покадровой анимации. Теперь поговорим о ее конкуренте.
Трансформационная анимацияДавайте еще раз посмотрим на рис. 1.6 и предположим, что каждый кадр такой анимации хранится в векторном виде. (Анимация, изображенная на рис. 1.6, так и просится в векторный вид. Сами посмотрите — ведь это простейшая графика, одни только линии.) Далее, предположим, что мы можем описывать с помощью формул не только форму кривых линий и прочих графических примитивов, но и их поведение. Следовательно, мы можем изменить форму "рта", просто вызвав соответствующую формулу и подставив в нее нужные параметры. Что у нас получится?
А получится у нас трансформационная анимация. От покадровой она отличается тем, что не описывает каждый кадр последовательности отдельно, а сразу задает поведение того или иного примитива (рис. 1.7).
Так как же создается трансформационная анимация? Очень просто. Сначала мы создаем два кадра, определяющие начальное и конечное состояние нашего изображение. Давайте назовем эти два кадра, созданные нами, ключевыми — в дальнейшем этот термин будет применяться очень часто. Остальные же кадры (промежуточные; на рис. 1.7 они показаны серым цветом) будут сформированы программой-проигрывателем на основе заданных нами ключевых кадров.
Внимание!Введенные нами два термина имеют смысл только в случае трансформационной анимации. В покадровой же анимации все кадры будут ключевыми, а промежуточных кадров не будет вовсе.
Понятно, что создать трансформационную анимацию проще всего на основе векторной графики. В этом случае, чтобы создать промежуточные кадры, программе-проигрывателю будет достаточно взять параметры примитивов, из которых состоят изображения на начальном и конечном ключевых кадрах, и создать на их основе параметры примитивов для всех промежуточных кадров. Растровую графику анимировать таким образом много сложнее.