Данная глава рассматривает проблемы, связанные с визуализацией анимаций для записи и воспроизведения на цифровой, видео и пленочный носители. Распространение CD-ROM и растущая популярность Internet и World Wide Web породили огромный спрос на 3D-графическое содержимое, поставляемое на цифровых носителях. В данной главе также обсуждается теория точной покадровой анимации и методы записи однокадровой анимации.
Вот некоторые из тем, которые будут изучены:
Понимание ограничений цифрового воспроизведения
Управление цветовыми палитрами
Сжатие цифрового видео
Планирование отсчета времени
Использование анимаций для оперативного содержимого
Запись в реальном времени компьютерных анимаций
Визуализация с записью на диск
Визуализация с записью на пленку
В качестве основного и фундаментального документа своих усилий профессиональные художники и аниматоры трехмерной графики визуализируют оживляемую сцену в последовательность цифровых файлов образов с высоким разрешением и глубокой цветовой гаммой. Хотя платформа 3D Studio MAX обеспечивает очень мощную обработку с шикарной визуализацией в реальном времени в видовых окнах и полезным окном виртуального буфера кадра, все равно в 3D-pa6orax не всегда удается "получить то, что видно". Та же мощь обработки, объединенная с графической акселерацией и цифровыми видео-редактирующими системами, теперь позволяет быстро и гибко просматривать визуализацию. Ваш предварительный просмотр и тестирование фактически могут одновременно обеспечить продукт в форме дополнительного материала, оперативного маркетинга и интерактивного содержимого. В настоящей главе будут изучены инструменты и технологии визуализации 3DS МАХ-анимаций для трех базовых форм носителей: цифрового (основанного на диске и оперативного), видеоленты и фильма.
3D Studio MAX представляет собой программу профессионального моделирования и анимации, которая внутренне управляет 64 битами информации ~ т.е. 16 битами на каждый канал RGBA. 3DS МАХ может порождать высококачественную цифровую анимацию для коммерческих фильмов. Однако важно понимать, что профессиональная работа включает целый спектр вывода, от 8-разрядного цвета до результатов с высоким разрешением и цветовой глубиной. Создание анимаций для видео или фильма существенно отличается от создания ЗО-анимаций, предназначенных для цифрового воспроизведения.
Для своего проекта следует определить как формат редактирования, так и формат воспроизведения, задолго до создания предварительных моделей, поскольку различия в форматах оказывают влияние практически на каждое решение, принимаемое в ходе проекта - как творческое, так и техническое. Разнообразие потребностей для 3D-aHHMauHH требует такого подхода к визуализации сцен, который бы учитывал носитель и воспроизведение изображения. Можно создавать эффективные многомерные анимации для новых цифровых форматов (CD-ROM и оперативный) и богатые сложные сцены и эффекты для представления на видео и пленке.
Поскольку анимация состоит из отдельных образов, процесс конструирования сосредоточен на кадре. Метод отображения кадров диктует подход, который следует принять в качестве основы как для создания, так и для визуализации Зи-анимаи.ии. Учет вывода лучше всего делать во время планирования, настройки и окончательного процесса. Многие, если не большинство аспектов трехмерного цифрового вывода, лучше управляются до визуализации и их не следует оставлять для специализированного редактирования и доработки посредством Video Post.
Установки по умолчанию 3D Studio MAX вообще настроены для PC-монитора и визуализации последовательных отдельных файлов в битовый формат. Если анимация будет воспроизводиться исключительно в виде цифрового компьютерного видео или с видеоленты или фильма, подобное воспроизведение можно планировать за счет настройки соответствующих параметров в механизме Preferences. Примером может служить то, что 3D Studio MAX управляет Gamma-коррекцией глобально (для отображения, ввода и вывода). Системные параметры можно переопределить для объединения вводных образов со сценами в Video Post или визуализа-торе для вывода на устройство, подобное Digital Disk Recorder. Можно реализовать последовательную нумерацию файлов в визуализациях последовательных шагов (часто применяется для анимации персонажей в заголовках CD-ROM), включив параметр Output File Sequencing.
При визуализации на целевой носитель обязательно проверьте и запишите специальные параметры Preference. Внимательно прочтите оперативную помощь. Глобальные установки категоризированы в диалог и каждая категория представлена закладкой:
Закладка визуализации
Video Color Check. Постоянно применяйте данный инструмент при создании и анимации материалов и при композиции исходных образов, которые могут выпадать из видеоспектра для заданного типа видеосигнала. Не забудьте выключить этот параметр в Render Scene и диалоге Video Post Render Options для окончательной визуализации. Используйте механизмы Scale Luma и Scale Saturation для глобальной настройки выпадающих из спектра значений сцены.
NTSC или PAL. Сконфигурируйте вывод для формата видеосигнала. Используйте NTSC для США и Японии и PAL для Европы. Данные параметры будут оказывать влияние на то, как Video Color Check ищет выпадающие из спектра цвета.
Super Black. Установить порог, необходимый для разделения затенения и черного фона. Параметр важен для композиционных эффектов.
Field Order. Параметр важен для координации порядка полей записывающих устройств, используемых в сочетании с воспроизведением. Например, Accom Digital Disk Recorder ожидает по умолчанию ODD (нечетный) порядок полей, тогда как DPS Perception Video Recorder - EVEN (четный).
Pixel Size Limit. Используйте данный параметр в сочетании с диалогом Render Scene и Video Post Render Options. В разделе Scanline A Render, Anti-Alias задается размер пиксела с целью сгладить разрешение транслируемых образов. Необходимо установить общий предел для данного параметра в зависимости от воспроизведения (Beta SP, VHS, фильм и т.д.) для всего проекта и затем индивидуально настроить визуализации с учетом специфики сцены или композиции.
Output File Sequencing. Если в своей визуализации применяется Step frames, следует включить данный параметр для последовательной нумерации кадров. Нумерация особенно важна при разработке интерактивных и оперативных анимаций, где производится поиск компромисса между частотой кадров и быстродействием.
Dithering, True Color и Paletted. Особое внимание уделяйте тому, как прореживание влияет на создание файлов, связанных с интерактивным и оперативным воспроизведением. С цифровыми видеофайлами (AV1, FLC) прореживание вообще отключается.
Гамма
Enable Gamma Correction. Как правило, включайте данный параметр для всех визуализации.
Output Gamma. Каждое отображение имеет уникальные требования к гамме. При визуализации на любое записывающее устройство, цифровое или какое-либо другое, следует настроить Output Gamma для принимающих устройств, отображающих гамму.
Input Gamma. Когда вы комбинируете исходные образы со сценой, необходимо настроить вводную гамму на соответствие сцене.
Файлы
Auto Backup. Хотя Auto Backup полезен и важен во время сеансов моделирования и анимации, во время визуализации его следует отключать. Он осуществляет ненужную обработку и расходует память, увеличивая шансы аномальной визуализации.
Видовые окна (фон видовых окон, Viewport Background)
Update Background image while playing. При ротоскопировании с использованием файлов анимации или последовательных образов, данный параметр следует включить для того, чтобы анимация проигрывалась на фоне видового окна по мере продвижения кадров.
Дополнительно следует обратить внимание на другие связанные с носителем параметры, которые сохраняются с каждой сценой индивидуально:
Виды
Viewport Configuration/Safe Frames. Используйте данный параметр для того, чтобы обеспечить прохождение анимации в пределах Aspect Ratio воспроизведения.
Units. Используйте данный механизм для звуковых сцен, фильмов и общих архитектурных черновиков с целью создания точной визуализации.
Grid Objects. Используйте данные полезные объекты для настройки Rotoscoping perspective. Выровняйте сетки с плоскостями в исходном образе.
Конфигурация времени
Frame Rate. Установите частоту кадров для целевого носителя.
Time display. Установите данный параметр для отслеживания образов в анимации. Используйте SMTPE, когда собираетесь сопоставить анимацию со звукозаписью, основанной на времени.
Set Playback/Real Time. Отключите данный параметр при ротоскопировании. Воспроизведение не будет пропускать кадры для того, чтобы не отстать от времени.
Желательно создать "платформе-независимое" содержимое. Однако время и спецификации проекта часто требуют сфокусированного, совмещенного с носителем вывода. Познакомьтесь поближе с параметрами предпочтений 3DS МАХ. Создайте шаблоны файлов МАХ и 3dsmax.ini из ваших проектов, которые соответствуют конфигурациям воспроизведения.
Разберитесь, как неозаглавленные файлы 3D Studio MAX конфигурируются из параметров файла maxstart.max. Файлы МАХ из проектов можно сохранять под различными именами, сокращая или устраняя геометрию, материалы и т.д. И когда начинается похожий проект, переименуйте файл проекта maxstart.max и разместите его в соответствующем каталоге (по умолчанию Scenes) для загрузки конфигураций для нового проекта.
Подобным же образом можно создать шаблон общих параметров 3D Studio MAX, таких как конфигурация видовых окон, конфигурация времени, умалчиваемое положение каталогов. Для этого файл 3dsmax.ini сохраняется как проектно-специфицированный файл, затем переименовывается в 3dsmax.ini и загружается в корневой подкаталог МАХ до запуска 3DS МАХ.
В настоящее время большинство мультимедиа-приложений включают поддержку для создания и проигрывания цифровых "фильмов" в форматах AVI (AVI) и FLIC (FLC или FLI). Растущее число приложений, особенно оперативные броузеры, также обеспечивают поддержку трехмерных объектов и анимации. Специальные текстовые файлы ASCII, содержащие Virtual Reality Modeling Language (VRML), обеспечивают стандартизованные методы для представления ЗО-объектов и анимаций внутри Web-страницы. Подобного рода текстовые файлы имеют расширение WRL (от "world").
3D Studio MAX полностью поддерживает чтение и запись AVI и FLIC форматов, включая поддержку нескольких кодов AVI (алгоритмы компрессии-декомпрессии). Kinetix также разработала подключаемое к 3D Studio MAX приложение для экспорта сцен в виде файлов VRML. Для успешного создания цифрового видео или VRML-анимации необходимо понимать и управлять ограничениями, присущими форматам файлов и средам воспроизведения.
Когда вы создаете анимацию для цифрового воспроизведения, то сталкиваетесь с широким кругом ограничений. Часть необходимых для решения проблем включает следующее:
Нормализация цветовой палитры на множестве кадров
Выбор и конфигурирование соответствующего кодера-декодера (codec)
Обход аномалий воспроизведения, подобных видеоразрывам
Уменьшение размеров файлов и количества многоугольников для эффективного воспроизведения и ускорения интерактивного взаимодействия
Оптимизация презентаций для соответствия выбранному методу демонстрации
Планирование контрольных точек и использование переходов
Важная проблема, которую приходится решать при создании CD-ROM и ряда оперативных анимаций, заключается в работе с 265-цветной палитрой (8 разрядов). Некоторые заголовки CD-ROM требуют отображения в 256 цветах или предлагают 8-разрядные и выше параметры конфигурации глубины цвета. Типичная плата графического дисплея конечного пользователя может поддерживать только 256 цветов. В данном случае следует определить стандартную палитру для ранней опции. Двумд наиболее важными вопросами, о которых следует помнить, являются конструкция цветовой схемы и устранение прореживания.
Вы должны внимательно планировать выбираемые цвета и материалы 8-разрядных образов. Когда доступны только 256 цветов, то от каждого цветового набора необходимо получить как можно больше. Для этого большая часть цветов и материалов сохраняется в одном и том же семействе цветов. Данное ограничение не настоль серьезно, как можно подумать, особенно когда разговор идет о теплых тонах земли, холодных зелено-голубых тонах и неуловимо серых. Вы обнаружите, что работа в жестких рамках обостряет ваше зрение и чувство цвета. Большинство хороших цветовых конструкций работает с ограниченной палитрой.
Следует не только справиться с цветовыми ограничениями внутри одной палитры, но также знать, как цвет выражается во времени между сценами и в сочетании с интерактивным выбором. Какие объекты попадают в поле зрения, а какие исчезают? Изменяется ли положение или цвет источников света? Перемещается ли анимация на другую сцену или она встроена в Web-страницу, содержащую собственные требования к цвету? Ответы на подобные вопросы помогут выбрать хорошую цветовую палитру.
Требованиями к изменению цвета можно управлять с использованием 3D Studio MAX для построения цветовой палитры. Соответствие сцены и положения лучше всего достигается путем создания множества сцен с различными палитрами и разработкой переходов между ними- Встроенная анимация должна координироваться с цветовой схемой Web-узла.
Для визуализации пользовательской палитры из анимации 3DS МАХ или из последовательного файла в Video Post в диалоге Render Scene или Video Post Execute Sequence выберите формат файла FLC (FLC или FLI) в качестве типа выводного файла, как показано на рисунке 27.1.
Вывод FLC предоставляет выбор из четырех палитр - Low, Medium, Custom и Uniform. Дополнительно имеется возможность идентификации количества цветов, которое 3DS МАХ будет использовать из выбранной палитры. Если выбрано менее 256 цветов, конструируется оптимизированная палитра Windows, а оставшиеся цвета заполняются черным. Windows резервирует 20 цветов для своих нужд, следовательно, необходимо использовать палитру размером 236 (и менее) цветов для анимаций, воспроизводимых в Windows.
Следующий перечень более детально описывает параметры вывода:
Low. Рассчитывает цвета для первого кадра анимации и затем использует полученный набор цветов для всех последующих кадров. Установка Low работает очень быстро, но порождает ряд проблем. Во-первых и прежде всего, если какие-либо объекты отсутствуют на сцене в первом кадре, их требования к цветам не принимаются во внимание. Например, представьте анимацию сквера. Имеется ярко-зеленая трава, темно-зеленые деревья и кустарник, коричневые стволы деревьев и сияющее голубое небо. Спустя несколько кадров в поле зрения попадает красный детский мяч. Откуда возьмется красный цвет? Если производить визуализацию с параметром палитры Low, красного цвета не окажется. С цветом стволов деревьев могут ассоциироваться несколько теплых тонов, однако мяч скорее всего окажется каким угодно, только не красным.
Medium. Визуализирует каждый кадр со своей собственной 256-цветной палитрой. После завершения визуализации 3D Studio MAX просматривает все отдельные цветовые палитры и строит одну палитру, обслуживающую все кадры. Данная опция работает очень хорошо и обеспечивает практически лучшую из возможных для анимации палитр. Основной недостаток заключается в медленной работе. После того, как 3D Studio MAX визуализирует файл FLC с отдельной палитрой для каждого кадра, система должна переписать каждый кадр, используя новую цветовую палитру. Подобный процесс требует значительного времени.
Custom. Требует, чтобы 3D Studio MAX был обеспечен предварительно определенной цветовой палитрой из GIF-, FLC- или BMP-файлов. К счастью 3D Studio MAX поддерживает инструменты, необходимые для создания данной цветовой палитры. Трюк связан с визуализацией репрезентативного образцового набора кадров и затем принуждения 3D Studio MAX визуализировать всю анимацию в пользовательской палитре, взятой из образцовых кадров. Опция палитры Custom используется чаще всего.
Uniform. Также визуализирует каждый кадр, используя одну палитру, но в данном случае визуализация задействует общий куб цвета. Палитра является системно сгенерированной, однородно распределенной таблицей цветов. Однородная палитра обеспечивает использование каждым кадром одних и тех же цветов, поддерживаемых Windows.
Идентификация образцового набора кадров производится посредством поля Every Nth Frame в диалоге Render Scene или Execute Video Post (см. рис. 27.2). Вводимое в данное поле значение должно обеспечивать визуализацию от 10 до 25% общего числа кадров в анимации. Чем больше в анимации кадров, тем большее число следует ввести в поле Every Nth Frame.
ПРИМЕЧАНИЕ
Обязательно сохраните образцовый файл FLC на диске и запомните его расположение. Дело в том, что при окончательной анимации будет выбрана палитра Custom и образцовый FLIC присвоен в качестве файла пользовательской палитры. Если в каталоге, из которого загружен файл МАХ, или в каталоге пути Map FLC-файп отсутствует, FLC не будет найден и 3D Studio MAX отобразит диалог предупреждения, приостанавливающий процесс визуализации.
Для создания AVI-файла, применяющего пользовательскую палитру, выведите сцену как файл FLIC, использующий пользовательскую палитру. Затем задействуйте Video Post для преобразования файла FLIC в файл AVI. Обязательно уберите опцию прореживания в закладке Rendering диалога Preferences. Добавьте файл FLC в качестве события Image Input и файл AVI в качестве события Output. Выберите шифратор-дешифратор Full Frame (Uncompressed) и Execute the sequence. Теперь имеется файл AVI с управляемой 8-разрядной цветовой палитрой.
Иногда анимации включают сцены, которые круто изменяются как в смысле цвета, так и в смысле освещения. Примером может служить анимация, в которой происходит переход из теплых и нейтральных тонов жилой комнаты в яркий и цветастый внутренний дворик. В подобных случаях следует визуализировать каждую часть как отдельный сегмент с собственной цветовой палитрой. Попытка вместить широкий диапазон цветов из обеих сцен в одну палитру оставит обе сцены без удовлетворительных для приемлемого результата цветов. Точно так же, если анимация будет занимать несколько сред на Web-странице или несколько композиций и ротоскопирований, следует использовать для каждого условия пользовательскую палитру.
Как упоминалось ранее, при визуализации в цифровой видеоформат, лучше всего не использовать прореженный цвет. Для того, чтобы 3D Studio MAX не прореживал цвет, следует отметить флажок Paletted (256-color) в разделе Output Dithering вкладки Rendering диалога Preferences. По умолчанию 3D Studio MAX прореживает образы до 8-разрядного формата файла. Для отдельных битовых карт это может быть и прекрасно. Однако прореживание не очень хорошо транслируется в файлы цифрового видео, где подпрограммы сжатия пытаются найти общие места в файлах, включая избыточный цвет. Прореживание сокращает полоса-тость объектов со сплошной окраской, но мало что делает для увеличения реализма образов цифрового видео и к тому же существенно увеличивает размер файла. Для повышения реализма сцены используйте различные технологии проецирования, поскольку карты обычно предотвращают полосы лучше, чем прореживание, и при этом не создают файлов большого размера.
Еще одна причина избежания прореживания во время визуализации файлов цифрового видео заключается в трудности заставить шаблон прореживания стоять неподвижно. По мере того, как объекты двигаются по сцене и изменяется освещение, шаблон прореживания также изменяется. Иногда изменения шаблона прореживания происходят а гармонии с анимацией и становятся едва заметными, но иногда начинают жить на поверхности объектов собственной жизнью. Описанная выше технология палитры Custom помогает минимизировать данный эффект, но не может устранить его полностью. Лучшие результаты получаются в случае применения пользовательской палитры в сочетании с использованием реалистично отображаемых материалов и устранением прореживания.
Сжатие - это процесс удаления или реструктуризации данных с целью уменьшения размера файла. Когда 3DS МАХ записывает визуализацию в файл типа AVI, происходит сжатие информации каждого кадра на основе выбора из списка программно-управляемых шифраторов-дешифраторов (кодеков).
Кодеки разделяются на три основных категории. Прежде всего они являются либо с потерей, либо без. Сжатие без потерь сохраняет все данные образа, обычно применяя технику под названием Run Length Encoding (групповое кодирование, RLE). RLE убирает непрерывные области одинакового цвета, помечая файл кодом, который восстанавливает дублированный цвет во время распаковки. RLE очень эффективен для графики, сгенерированной компьютером с большими областями одинаковых пикселов, и не очень эффективен с оцифрованным аналоговым видео и фотографиями, поскольку такие образы, как правило, содержат незначительное количество областей непрерывного цвета.
Кодеки с потерями разработаны для распознавания и постоянного удаления информации образа, который скорее всего не будет виден зрителю. Алгоритм чувствителен к прореживанию и диффузии в диапазоне кадров. Кодеки с потерями имеют параметры качества, управляющие величиной потерь (и, следовательно, размером файла). Такие кодеки эффективны при сжатии оживленной ЗО-геометрии, скомбинированной с аналоговым видео.
Вторая важная категория кодеков касается того, как сжатие подходит к целому кадру - пространственно или временно. Пространственное сжатие (spatial compression) исследует каждый кадр, распознает и удаляет деталь внутри кадра. Временное сжатие (temporal compression) сравнивает кадры во времени с целью стратегического и постепенного удаления данных. Важный вид временного сжатия (покадровое дифференцирование) (frame differencing) запоминает только измененные пикселы информации из последовательных кадров.
Наконец, кодеки поддерживают определенную глубину пикселов и являются платформо-специфичными. Некоторые кодеки будут сжимать только 8 разрядов, другие поддерживают 16-разрядное и 24-разрядное сжатие. Некоторые воспроизводят только Video for Windows. Декомпрессия (и рекомпрессия) происходит при воспроизведении фильма. Для этой цели механизм View File в 3D Studio MAX запускает Media Player MS Windows (NT или WIN95).
Кодеки являются критичными, если анимация воспроизводится с дисковода CD-ROM или проигрывается с жесткого диска. Выбираемый в выводе файла визуализации в 3D Studio MAX кодек влияет на визуальное качество и скорость воспроизведения цифровой анимации. Как показано на рисунке 27.3, доступ к кодекам производится после определения имени выводного файла с расширением AVI и нажатии кнопки Setup в диалоге File browsing.
Файлы AVI можно сжимать с использованием любого из программных кодеков, поступающих с Video For Windows. Скорее всего с вашей операционной системой установлен как минимум один кодек. Другие кодеки устанавливаются с мультимедиа-продуктами и броузерами Internet. Можно также добавить в систему кодеки от независимых разработчиков для целого спектра форматов сжатия. Для достижения необходимых для проекта результатов разберитесь с тем, как работают кодеки и побольше экспериментируйте.
Ниже перечислены несколько кодеков, которые должны присутствовать в вашей системе. Среди них кодек, распространяемый Kinetix вместе с 3D Studio MAX;
Microsoft Video 1. Используйте данный кодек для сжатия аналогового видео, например для объединения сцены 3DS МАХ с несжатым цифровым или аналоговым видеозахватом. Хотя это и не самый высококонфигурируемый кодек, улучшение качества производится посредством его временного ползунка. Общее качество сжатия настраивается в главном диалоге Video Compression.
adius Cinepak. Данный кодек с потерями используется в основном для сжатия 24-разрядного видео, которое в конечном счете будет воспроизводиться с дисков CD-ROM. (Одним из примеров является анимация спрайтов.) По сравнению с Microsoft Video 1 кодек достигает более высокого уровня сжатия, лучшего качества образов и более быстрого воспроизведения, но его не следует использовать для данных, содержащих образы, сжатые с потерями (такие как AVI, использованные в качестве материала или фона). Данный кодек конфигурируется для сжатия черно-белого или цветного изображения-Качество сжатия настраивается в диалоге 3D Studio MAX Video Compression.
Intel Indeo Video R3.2. Данный 24-разрядный кодек с потерями сравним с кодеком Radius Cinepak.
Autodesk RLE. Этот поставляемый Kinetix кодек сжимает без потерь посредством RLE 24-разрядное видео, которое можно также просмотреть при помощи программного обеспечения Animator Studio фирмы Autodesk. Используйте данный кодек для большого высококачественного 24-разрядного видео, если хотите, чтобы информация RGB не потерялась. Поскольку кодек не удаляет информацию, его можно эффективно применять для объектов, с проецируемыми анимациями AVI или FLIC.
Full Frames (несжатый). Это высококачественный, универсально доступный метод для хранения информации об анимации в потоке данных. Данный кодек требует много места на диске, но обеспечивает удобства единственного последовательного файла. Благодаря совместимости между типами машин и настольными видеоприложениями он является весьма эффективным для интерактивной мультимедиа-продукции.
Видеоразрыв обозначает неспособность аппаратного обеспечения поддерживать необходимую скорость воспроизведения анимации. Рисунок 27.4 показывает кадр анимации, захваченный во время воспроизведения с видеоразрывом. Явление происходит в случае, когда система не может прокачивать информацию через графическую карту достаточно быстро для того, чтобы не отставать от движения объектов в анимации. Можно наблюдать отображение двух кадров одновременно. Верхняя часть экрана показывает следующий кадр,
тпгля кяк нижняя часть - ппелнлуший
Легкого и жесткого правила, которое бы говорило о том, при каких обстоятельствах возникает видеоразрыв, не существует. Лучшее, что можно сделать - это планировать для низшей типичной системы, на которой будет проигрываться анимация, и конструировать в соответствии с качеством воспроизведения.
Существует несколько правил, помогающих уменьшить вероятность видеоразрыва. Степень эффективности правил зависит от понимания аппаратного обеспечения, на котором будет воспроизводиться анимация.
Избегайте быстро двигающихся объектов. Видеоразрыв является прямым результатом скорости, с которой компьютер отображает единичный образ. Чем быстрее двигается объект, тем больше вероятность того, что он будет разорван на части.
Избегайтедвижениявертикальныхребер. Механика передачи видеоинформации (слева направо и сверху вниз) означает, что большие вертикальные ребра, которые движутся по экрану горизонтально, представляют худший сценарий для видеоразрыва. Если движение вертикальных ребер неизбежно, как в архитектурных проходах, попытайтесь уменьшить область, которая может привести к разрыву.
Используйте для проекта наименьший приемлемый размер экрана. Чем больше пикселов в образе, тем большее количество данных участвует в пересылке и, следовательно, тем больше вероятность, что система "захлебнется". Другими словами, если 320х200 клиента удовлетворяет, не прибегайте к 1024х768.
Экспериментируйте с эффектами размывания движения. Небольшое размывание движения может увеличить реализм движения и помочь замаскировать видеоразрыв. Обратитесь к главе 28, "Композиционные эффекты", где приведена более подробная информация о размывании движения.
Все усилия по производству реалистичных образов и обходу видеоразрыва пропадут даром, если вы заставите систему воспроизведения проигрывать анимацию с диска, а не из памяти. Доступ к диску настолько все замедляет, что анимация будет похожа на старомодное слайдовое шоу. Следует хорошо знать систему, на которой будет проигрываться анимация и затем разделить анимацию на сегменты, помещающиеся в памяти системы.
В случае визуализации для воспроизведения на другой системе, необходимо решить, каковы минимальные требования к памяти системы, выполняющей презентации. Типичные домашние и небольшие деловые PC имеют не более 8 Мб памяти, а некоторые системы обходятся 4 Мб и даже менее- Сколько памяти для хранения цифрового видео доступно на самом деле, зависит от программы воспроизведения и того, как сконфигурирована память воспроизводящей операционной системы. Единственный способ делать какие-либо обоснованные догадки в этом направлении заключается в экспериментировании с системой, которая сконфигурирована точно так же, как и целевая машина. Конечно, визуализация для воспроизведения происходит исключительно на собственной системе, задача существенно упрощается.
Цель состоит в конструировании такой анимации, чтобы можно было поделить ее на сегменты, помещающиеся в доступной памяти. Размещение в памяти предоставляет каждому сегменту возможность выполняться настоль гладко и быстро, как это только возможно, без типичных частых пауз, которые возникают при воспроизведении с жесткого диска. Ключевым словом здесь является "конструирование". Нельзя просто порезать анимацию на куски подходящего размера. Для успешной анимации необходимо планировать, где будут происходить разрывы сегментов и затем расставлять эти разрывы в анимации в такой последовательности, чтобы она имела смысл.
Прежде чем планировать переходы и точки разрыва анимаций, вы должны определить окончательную скорость воспроизведения. Обычно видеофайлы не проигрываются со скоростью 30 кадров в секунду (frames per second - fps). Пока оборудование для проигрывания цифровых фильмов с такой скоростью еще недостаточно распространено. Более типичной скоростью воспроизведения является 15-20 fps. По умолчанию 3D Studio MAX визуализирует файлы AVI и FLIC с 30 fps. Для настройки частоты кадров своей анимации используйте механизм Time Configuration. Диалог становится доступен после двойного щелчка на пиктограмме Time Configuration в нижней правой секции главного окна программы. Это как раз справа от поля ввода кадра среди элементов управления VCR.
ПРИМЕЧАНИЕ
Помните о том, что изменение частоты кадров не изменяет общей длины (в кадрах) анимации. Частота кадров ВЛИЯЕТ на количество времени, которое займет воспроизведение одного и того же числа кадров. Так, если необходимо изменить частоту кадров, но анимация все равно должна проигрываться за определенный период времени, то придется изменить и длину анимации. Это можно выполнить за счет параметра длины в диалоге Time Configuration. Однако изменение данного параметра просто обрежет первые и последние кадры или растянет последний кадр анимации. Для того, чтобы заставить 3DS МАХ действительно сократить или растянуть анимацию путем добавления или вырезания промежуточных кадров, следует нажать кнопку Re-scale и изменить параметры Start, End и Length (но не длину кадра).
В современном быстро шагающем мире трудно привлечь чье-либо внимание более чем на пять секунд. Смотря телевизор проследите за тем, как часто меняются сцены. Вы заметите, что изменение происходит каждые три или пять секунд. Если вы наблюдаете за музыкальным видеосюжетом, сцены изменяются еще чаще. Нередко музыкальное видео- или коммерческое шоу меняет сцены через каждые одну-две секунды. Путешествие в Сети очень похоже на смену телевизионных каналов. В любое время имеется возможность прервать то, на что смотрите, и перейти к совершенно новому образу.
Хотя соображения изменения сцен и длины фрагмента важны для хорошо сконструированной анимации, они становятся абсолютно критичными для анимации, которую предполагается использовать для записи и воспроизведения в реальном времени. При каждом изменении сцены в анимации имеется возможность разорвать анимацию на отдельные сегменты. Внимательно управляйте данными изменениями сцены или переходами, используя разрезы, затухания и интерактивные паузы для того, чтобы поместиться в ограниченные ресурсы воспроизведения.
Термин переход относится к любой смене сцен. В фильмах и видео распространено множество разных типов переходов, но два из них очень важны для цифрового воспроизведения - разрезы (cuts) и затухания (fades). Разрезы в простейшем смысле являются склейкой конечного и начального кадров двух анимаций. Они могут состоять из одних и тех же элементов (включая объекты и материалы) или быть полностью другими сценами и образами. Затухания (fades) предлагают постепенное представление образа (fade-in), изменение одной последовательности на другую (cross-fade) или завершение (fade-out).
Обе технологии полезны для поддержки интереса к анимации и для идентификации точек разрыва, разделяющих файлы цифрового видео на сегменты. Однако разрезы не настолько полезны как затухания, поскольку быстрая смена одной сцены на другую превосходит возможности большинства систем. Вообще для того, чтобы разрез правильно работал в течение воспроизведения видео, оба сегмента должны быть в памяти и принадлежать к одной и той же цветовой палитре.
Разрезы и затухания являются одним способом соединения сегментов анимации вместе. Пауза - это период времени, когда сегменты вводятся в память и выводятся из памяти. Если выполняется анимация не музыкального видеошоу и не быстро текущего коммерческого представления, различные паузы в анимации необходимо планировать. Пауза дает возможность зрителю прочитать текст на экране, изучить сцену более пристально или просто схватить и проглотить последний сегмент анимации, прежде чем переходить к следующему.
Скрытая польза от пауз заключается в том, что они предоставляют шанс освободить память от предыдущего сегмента анимации и загрузить следующий. Количество пауз, требуемое для загрузки и выгрузки анимации, имеет прямое отношение к объему памяти, доступной для системы воспроизведения. Чем меньше памяти доступно, тем больше пауз требуется для перемещения сегментов в память и из памяти - вот почему требуется знать тип системы, на которой воспроизводится анимация перед тем, как начать составлять ключевые кадры и визуализировать цифровое видео.
На сегодня одним из наиболее волнующих аспектов SD-анимаций является их включение в Web-страницы. Эта технология сейчас прокладывает путь в ключевые продукты Kmetix, в том числе в 3D Studio MAX. Утилита экспорта VRML открывает полностью новый и замечательно творческий канал. Вы должны вникнуть в специфические стратегии при визуализации анимаций для данного особого цифрового носителя. Настоящий раздел освещает несколько оптимизационных технологий, которые могут оказать помощь в данном приключении.
В среду World Wide Web включены несколько технологий, среди которых включая телефонная связь, видеоконференции, интерактивные агенты, множество приложений клиент-сервер и менеджмент мультимедиа-баз данных. С точки зрения анимации производство образов для World Wide Web во многом похоже на продукцию для видео игр. Интерактивная среда уступает несколько деталей образов в пользу быстродействия. По мере возрастания полосы пропускания будет увеличиваться и содержимое Web. Точно так же, как броузеры включают расширения VRML, трехмерное содержимое заселит Web-страницы. Уже сейчас можно задействовать 3D Studio MAX для производства фантастических, оптимизированных анимаций.
Virtual Reality Modeling Language (язык моделирования виртуальной реальности, VRML) является спецификацией для включения и манипулирования в программе трехмерными образами. Особенно VRML применяется в сочетании с Web-страницами, которые сами определяются посредством HyperText Markup Language (HTML). 3D Studio MAX VRML Exporter был представлен в сочетании с выпусками нескольких продуктов World Wide Web от Kmetix. Hyperwire, ключевой продукт Web, представляет собой мощное, объектно-ориентированное авторизованное приложение, которое создает апплеты JAVA - в высшей степени переносимые Internet-программы.
3D Studio MAX VRML Exporter продуцирует файлы (WRL), которые можно просматривать в любом совместимом с VRML приложении и что самое важное - в броузерах World Wide Web, когда они включают в себя броузер VRML. Броузеры VRML вообще являются подключаемыми компонентами к Web-броузерам, подобным Netscape Navigator. 3D Studio MAX VRML Exporter имеет дополнительный механизм, разработанный для работы специально с Topper - броузером VRML от Kinetix. Например, VRML Exporter включает интерактивные триггеры, которые могут запускать активность, основываясь на том, находится ли объект в поле зрения.
Формат файла 3DS, порожденный 3D Studio и теперь поддерживаемый 3D Studio MAX посредством механизмов импорта и экспорта, является стандартным для сохранения информации о трехмерных объектах. Существуют несколько инструментальных программных наборов для работы со внутренним представлением 3DS МАХ файлов, оптимизированных для строительства трехмерных миров. Из-за ограничений полосы пропускания манипулировать трехмерными объектами нельзя, если не ограничить общее количество многоугольников (граней) на сцене. В'настоящее время это ограничение составляет около 1000 многоугольников.
Экспортируете ли вы файлы 3DS МАХ или экспортируете VRML, следует понимать и использовать оптимизационные возможности 3D Studio MAX. Оптимизация заключается в применении к объектам сцены модификатора Optimize и настройки параметров Level of Detail. Рисунок 27.6 показывает, где добавлять модификатор для оптимизации. Прочтите и освойте раздел "Оптимизация" в главе 16, "Применение геометрических модификаторов" тома 1 Руководства пользователя 3D Studio MAX.
При экспортировании в VRML можно получить удивительный уровень контроля над упрощением геометрии. Для этого используется модификатор 3D Studio MAX Optimize в сочетании с механизмом Level of Detail в VRML Exporter. Этот механизм Level of Detail подставляет клонированные объекты с различным количеством граней, основываясь на расстоянии от исходного объекта до зрителя.
Создание анимаций для воспроизведения с аналоговой видеоленты или пленки существенно отличается от создания анимаций, предназначенных для компьютерного воспроизведения. Как утверждалось в начале главы, вы должны знать окончательный формат для проекта задолго до начала создания предварительных сцен, поскольку разница между компьютерным и видео воспроизведением оказывает влияние на каждый аспект ЗО-анимации.
Настоящий раздел освещает детали покадровой анимации для конечной записи на видеоленту и предлагает краткое обсуждение аппаратных технологий в покадровой записи, подобных цифровым дисковым рекордерам (DDR).
Наилучшее качество анимации достигается тогда, когда образы с высоким разрешением воспроизводятся настолько быстро, что пара глаз-мозг может различить отдельные образы в полном цвете. Когда частота кадров падает ниже 20 кадров в секунду, типовой зритель начинает замечать "фрагментарность" анимации.
Целью является совершенно гладкое движение, но определенные физические факторы затрудняют ее достижение при воспроизведении цифрового видео с диска.
Единственный кадр 24-разрядного цвета (16.7 миллионов цветов) с видеоразрешением в несжатом виде занимает почти полный мегабайт. Сжатые образы требуют приблизительно '/д мегабайта памяти. Воспроизведение таких образов со скоростью видеоленты (30 кадров в секунду) означает считывание 15 Мб данных с жесткого диска и передачу этих данных на графическую плату каждую секунду. Поддержка скорости передачи данных на таком уровне при сегодняшнем уровне развития PC-технологии невозможна.
Прежде всего скорость падает гораздо ниже того, что необходимо для поддержки иллюзии движения. Но еще хуже то, что скорость постоянно изменяется - менее сжатые кадры проигрываются быстрее, а кадры, которые совсем не сжаты, увеличивают скорость анимации даже до большего уровня.
Любая анимация, требующая предельно точной скорости воспроизведения, не должна зависеть от стандартов компьютера. Различия в графическом оборудовании компьютеров и даже объем доступной памяти влияют на скорость воспроизведения.
Способ решения всех перечисленных проблем заключается в покадровой записи анимации. Каждый кадр запоминается отдельно на жестком диске компьютера или на новейших специализированных SCSI-потоковых аудио-видеоустройствах. При высоком разрешении доступны все 16.7 миллионов цветов. При покадровом копировании на видеоленту можно рассчитывать, что анимация будет гладко воспроизводиться при 30 кадрах в секунду. Если вы работаете над судебной анимацией, реконструирующей дорожно-транспортное происшествие, или над другим типом анимации, в которой отсчет времени играет существенную роль, запланируйте использование покадровой записи.
При визуализации для воспроизведения с видеосигнала (трансляции или ленты) доступна возможность визуализации поля. Такой тип визуализации, обсуждаемый позже в разделе "Визуализация кадров против визуализации полей", воспроизводится на видеосистемах со скоростью 60 полей в секунду, обеспечивая абсолютно гладкую анимацию.
В отличие от предыдущих версий 3D Studio, коммерчески распространяемая версия 3D Studio MAX не обеспечивает возможности прямой визуализации на видеоленту. Не имея программного и аппаратного обеспечения контроллера 3D Studio MAX, следует выполнять визуализацию на диск или на DDR и затем переложить образы на ленту. Преимущество непосредственной записи на ленту заключается в том, что не приходится беспокоиться о нехватке дискового пространства. Но зато при возникновении проблем приходилось повторять всю визуализацию. Кроме того, при прямой покадровой записи на ленту изнашивается механизм записывающих головок VTR из-за повторных и частых установок на каждый кадр. Профессиональные рабочие станции класса PC-базированных видеорекордеров и автономные DDR стали предпочтительным методом для точного управления кадрами и записи цифрового 3D на видеоленту.
Профессиональные визуализации 3D Studio MAX, связанные с аналоговым видео, прежде всего визуали-зируются в виде файлов на стандартный жесткий диск, высокоскоростное устройство SCSI AV, систему RAID или дисковый массив в DDR, а затем переписываются на аналоговый видео носитель. Наиболее распространенным форматом файла для такой визуализации является сжатый файл TARGA. Если пространство существенно ограничено, можно визуализировать в другие типы битовых файлов - например, в файл JPEG, который имеет определяемый пользователем коэффициент сжатия. Как и в нашем обсуждении кодеков AVI ранее в настоящей главе, главное различие, о котором следует помнить, заключается в том, что файл TARGA использует сжатие без потерь, т.е. вы извлекаете из файла в точности то, что туда записано. JPEG является схемой сжатия с потерями и результат степени сжатия может оказаться заметным. Следовательно, для высококачественных результатов рекомендуется использование файлов TARGA.
3D Studio MAX выводит файлы как непосредственно на устройства, так и в определенные места диска. С продуктом поступает один драйвер для такой записи. Accom Work Station Disk (WSD) является профессиональным DDR. WSD запоминает до восьми минут несжатого цифрового видео в исходном формате. WSD предлагает устойчивый, независимый механизм для запоминания и перемещения анимаций на другие профессиональные носители. Поищите информацию об использовании Accom WSD в 3D Studio MAX Plug-In Help.
Визуализация в файлы на диск обеспечивает большую степень управления над конечным выводом по сравнению с визуализацией непосредственно на ленту. Если образы слишком темны или слишком светлы, их можно пропустить через Video Post и изменить тональность. Если объект содержит ошибку, можно повторно визуализировать только данный объект и присоединить его к сцене посредством Video Post. Кроме того, если во время записи анимации возникают проблемы с VTR - пропущенные кадры, выпадения или случайные аварии, следует только еще раз переложить кадры на ленту, что гораздо быстрее повторной визуализации целого проекта.
3D Studio MAX сохраняет каждый кадр в последовательно пронумерованные файлы. До четырех символов используются в качестве первых символов имени файла, а следующие четыре символа являются номером (например, TESTOOOO.TGA, TEST0001.TGA и т.д.). Будьте внимательны с именованием вывода, поскольку вторая группа из четырех символов в имени файла является перезаписываемой. Имя файла SEASHORE.TGA, например, перезапишет SEASHELL.TGA, в обеих случаях присваивая имя SEASOOOO.TGA.
Рекомендуется также, чтобы четвертый символ имени файла был буквой, а не цифрой. При использовании имени GP14 3D Studio MAX добавит к нему последовательный номер. Вдруг вместо того, чтобы начинаться с 0000, нумерация анимации начнется с 140000!
Каждый файл может иметь размер от 500 Кб до 1 Мб. Файлы таких размеров могут быстро добавляться, особенно если работа выполняется в сети. Ротоскопированные карты и текстуры, применяемые в проекте, еще более ужесточают требования к дисковому пространству.
Различные форматы файлов предъявляют разные требования к дисковому пространству. Файлы BMP имеют только 8 бит на пиксел или 256 цветов. Размер файлов BMP значительно меньше, чем размер 24-разрядных (16.7 миллионов цветов) файлов TARGA. Компромисс заключается в визуализации в 16-разрядный (64000 цветов) файл TARGA. После прореживания с 24 разрядов до 16 различия в окончательном выводе практически незаметны, а запросы дискового пространства резко снижаются.
ПРИМЕЧАНИЕ
В случае визуализации альфа-канала либо как Alpha-Split, либо как 32-разрядный файл TARGA (результирующее дисковое пространство идентично), помните, что это займет в два раза больше дискового пространства по сравнению с 16-разрядным TARGA.
Независимо от того, записываете ли вы с DDR, PC-базированного контроллера и дисковода, или стал доступным Plug-In для записи непосредственно из 3DS МАХ на VTR, существует несколько общих правил" применимых к любому типу покадровой записи на видеоленту. Более детальная информация о конкретной конфигурации приведена в руководствах, поступающих с устройством управления кадрами и VTR (видеомагнитофон, Video Tape Recorder).
Теория покадровой записи заключается в том, что устройство "командует" лентопротяжному механизму вернуться назад на три или пять секунд. Это делается для того, чтобы головки и лента набрали скорость, прежде чем начнется реальная запись. Подобный прием называется подмоткой (рге-roll). Затем устройство переводится в режим воспроизведения и точно в тот момент, когда лента находится на необходимом кадре, выдается команда Record (запись) на '/зд секунды. Затем после секунды движения вперед лента останавливается- Очередной кадр предоставляется для записи и весь процесс повторяется - 30 раз для одной секунды анимации или 1800 раз для минуты анимации.
Некоторые устройства используют метод записи анимации на ленту, который работает быстрее и менее изнашивает и рвет лентопротяжный механизм. Такие устройства определяют, насколь быстро кадры представляются для записи, и затем начинают передавать многочисленные кадры без подмотки. Например, если конкретные кадры анимации могут загружаться за две секунды, система подматывает и начинает записывать кадры 0, 60, 120, 180 и т.д. Затем система перематывает ленту к началу и записывает кадры 1, 61, 121, 181 и т.д., пока вся анимация не окажется записанной на ленту. В зависимости от того, как много кадров записывается, происходит огромная экономия времени. Чем длиннее анимация, тем больше времени экономится.
Компьютер поддерживает на ленте дорожку, где отдельные кадры проходят через систему, которая называется кодом времени. Код времени (также называемый SMPTE кодом времени от Society of Motion Picture and Television Engineers) является системой, при помощи которой на ленте записывается отдельная дорожка, содержащая информацию кадра в формате часы:минуты:секунды:кадры - например 01:22:35:03. Формат запоминается на ленте в соответствие со способом, похожим на то, как запоминается на ленте аудиоинформация. Фактически некоторые устройства, не имеющие отдельной дорожки кода времени, прекрасно работают, запоминая информацию кода времени на аудиодорожкс.
Информация запоминается в 80 разрядах на каждый кадр. Действительная информация кода времени занимает только 48 разрядов. Остальные 32 разряда доступны пользователю и называются пользовательскими разрядами. Информация, которую можно запомнить в пользовательских разрядах, включает команды управления, количество перемоток, символьную информацию и пр.
Существует два типа кода времени - Longitudinal Time Code (продольный код времени, LTC) и Vertical Internal Time Code (поперечный внутренний код времени, VITC). Между ними практически нет различий -каждый запоминает одну и ту же информацию, только разным способом. LTC запоминается на третью аудиодорожку, тогда как VITC накладывается на вертикальный пустой интервал. При коде времени LTC информация записывается вместе с сигналом на видео- или аудиодорожку. LTC нельзя считать, когда устройство находится в режиме паузы. VITC хранит код времени статически между кадрами, делая его доступным независимо от того, движется лента или нет. По этой причине VITC обычно предпочтительнее LTC.
Видео National Television Standard Commitee (NTSC) (стандарта в Соединенных Штатах) на самом деле не достигает в точности 30 кадров в секунду. На самом деле он составляет 29.97 кадров в секунду из-за частоты несущей волны и чередования полей видеосигнала. Для каждого короткого телевизионного сегмента, подобного 15-30 секундной коммерческой рекламе, разница в частоте кадров проблемы не представляет. Однако долгий период времени достаточен для того, чтобы возникли расхождения, осложняющие работу чувствительных ко времени приложений - таких как транслируемые по сети шоу или 60-секундная реклама. При потере 0.03 кадра в секунду за минуту будет потеряно 1.8 кадра.
Для смягчения проблем, связанных с отсчетом времени, применяется система под названием код времени Drop Frame (DF). При такой системе один кадр из 1000 отбрасывается для маскировки временных различий, Это не проблема в длительных редактированиях, поскольку редактор может учесть выпавший кадр. Однако с компьютеризованной покадровой анимацией система не в состоянии учесть потерянный кадр. 3D Studio МАХ не может обеспечить вывод с корректным номером "исчезнувшего" кадра. Если необходимо, чтобы окончательный вывод был в коде времени DF, прежде следует записать анимацию на ленте Non-Drop Frame (NDF), а только затем записать дорожку кода времени с кодом DF или продублировать анимацию на ленту с кодом времени DF.
ПРИМЕЧАНИЕ
Лента должна быть подготовлена к приему данных до своего первого использования в покадровой анимации. Процесс подготовки аналогичен форматированию гибкого диска перед его применением в компьютере и иногда называется стиранием (blacking) или расчерчиванием (striping) ленты.
Существует много различных типов форматов покадровых видеозаписывающих устройств. Они записывают единичный кадр в абсолютно точной позиции тысячи раз в день, не теряя кадры и не располагая их в неправильной позиции. Качество этой работы зависит от общего качества механизма устройства, что непосредственно связано с ценой. Не ждите, что устройство SVHS за 3000 долларов сравнимо по качеству механики, быстродействию или качеству образа с устройством BetaSP за 15000 долларов.
Четырьмя основными категориями видеооборудования являются пользовательское, для профессионального пользователя (prosumer), индустриальное и профессиональное (иногда называемое трансляционным). Пользовательские устройства неспособны к покадровой работе. Prosumer-устройства являются следующей ступенью и включают как SVHS, так и Hi-8. Prosumer-устройства наименее дороги из тех, которые могут применяться для покадровой анимации.
Индустриальная категория предлагает образы лучшего качества в дополнение к высококачественному устройству. В эту категорию входят устройства V4", как У4" так и ^"SP (Superior Performance).
Профессиональные устройства включают Beta- и BetaSP-записываемые лазерные диски, M-II, 1 дюйм и цифровые форматы Dl, D2 и D3. Устройства профессионального уровня хранят видеосигнал разделенным на составные части для улучшения качества образов. Указанные форматы можно редактировать любое число раз без деградации сигнала, которая возникает при копировании одной ленты на другую. Например, если расположить анимацию на одной ленте, отредактировать ее в видео и затем выполнить дубликат или копию для распространения, запишите мастер-копию для двух поколений. Каждое поколение ухудшает качество видео. Устройства профессионального уровня устраняют потерю качества, связанную с копированием.
Покадровое устройство записи и DDR или компьютер-базированный контроллер соединяются двумя наборами кабелей. Один набор переносит видеосигнал. В зависимости от устройства это может быть (в порядке роста быстродействия) RGB, Component, SVHS или Composite. Другой набор кабелей является кабелями контроллера. Таких кабелей может быть от одного до трех типов в зависимости от устройства - параллельные, последовательные RS422 или последовательные RS232. Между этими тремя типами существуют значительные отличия. Хотя после того, как они настроены, никакая практическая разница не заметна.
Многие старые устройства используют параллельный интерфейс. Хотя и сходный в концепции с параллельным портом компьютера, это сильно отличающийся интерфейс, который для работы должен иметь аппаратный контроллер.
Большинство новейших устройств используют 9-штырьковый последовательный интерфейс RS422. Это стандартный протокол Sony и он эмулируется практически всеми новыми устройствами. Последовательный интерфейс RS422 существенно отличается от последовательного коммуникационного порта компьютера. Кабель имеет "сбалансированное" двустороннее соединение - оба конца являются "папами". RS232 (компьютерные последовательные интерфейсные кабели) являются несбалансированными - их концы разного пола. Последовательный RS422 представляет собой стандартный управляющий интерфейс между компонентами в комплекте видеоредактирования.
Некоторые устройства в настоящий момент могут управляться через последовательное соединение RS232 - стандартный компьютерный последовательный интерфейс. По этой причине данными устройствами проще всего управлять. Для всех устройств необходимо приобрести карту контроллера или программное обеспечение. Доступны также специальные подключаемые приложения 3D Studio MAX, созданные независимыми разработчиками.
Видеосигнал, поступающий с компьютера необходимо синхронизировать с лентопротяжным устройством. Если этого не сделать, возможность помещения кадров в корректные позиции на ленте будет отсутствовать и дело закончится половинками кадров. Это эквивалентно вертикальному или горизонтальному бегу кадров на экране.
Для синхронизации компьютерного вывода с записывающим устройством выбирается один из трех методов. Выбор зависит от того, какое устройство используется в качестве основного источника синхронизации. Как главный источник синхронизации можно использовать контроллер, записывающее устройство или отдельный синхронизирующий генератор. Если и записывающее устройство, и контроллер имеют входную и выходную синхронизацию, можно воспользоваться любым из трех методов. Если какое-либо из устройств имеет только входную или только выходную синхронизацию, выбор будет ограничен.
Предпочтительным методом является применение внешнего синхронизирующего генератора или "домашнего" синхронизатора (house sync). Данный метод синхронизирует не только компьютер, но и весь комплекс для редактирования. В результате все оборудование прекрасно синхронизируется, предоставляя возможность использовать любой фрагмент без изменения соединения.
Знание различий между покадровой анимацией и анимацией полей и того, когда какую использовать, может превратить просто хорошую анимацию в великолепную. Анимация полей по гладкости отличается от покадровой анимации, как день отличается от ночи.
Если все видео показывается с частотой 30 кадров в секунду, то что можно сделать, чтобы еще больше сгладить анимацию? Ответ на вопрос лежит в основе технологии, которую в индустрии производства компьютерных мониторов стараются избегать. Она носит название чередования. Чередование используется в записи для видео. Компьютерные мониторы отображают каждую сканированную строку последовательно, начиная сверху и двигаясь вниз по методу, который называется нечередующимся или прогрессивным сканированием.
С другой стороны, телевизионный приемник начинает с верхней строки, но отображает каждую вторую строку до самого низа, а затем возвращается назад и отображает пропущенные строки. Подобная схема работы называется чередующимся отображением. Каждый отдельный набор сканируемых строк именуется полем. Как показано на рисунке 27.8, видеокамера записывает образы таким же способом, используя два поля.
В случае использования видеокамеры для записи образа быстро движущегося баскетбольного мяча и последующего воспроизведения записи на высококачественном устройстве с покадровыми паузами, легко заметить, что мяч двигался в то время, когда камера записывала первое и второе поле. Баскетбольный мяч кажется существующим одновременно в двух местах. Образ выглядит дергающимся вперед и назад. Это является демонстрацией записи полей.
Для демонстрации данного эффекта в 3D Studio следует создать сферу с размером приблизительно равным одной третьей части вида камеры и нацелить на нее свет. Теперь в диалоге Time Configuration установите общее количество кадров в 2 и поместите сферу у левого края вида камеры в кадре 0 и у правого края видового окна в кадре 2 (см. рис. 27.9).
Визуализируйте кадр 1 и наблюдайте за тем, какой является сфера в центре видового окна (см. рис. 27.10).
Приготовьтесь визуализировать ту же сцену, но перед запуском Renderer измените опцию Render To Fields в диалоге Render Scene. Визуализируйте сферу еще раз. Renderer теперь визуализирует сцену дважды, но каждый раз только по четным и нечетным строкам и высчитывает позицию сферы, основываясь на полях, а не кадрах, и визуализирует оба поля в один и тот же файл (см. рис. 27.11).
В зависимости от анимации визуализация полей занимает не больше времени, чем покадровая визуализация. Дело в том, что за каждый проход визуализируется только половина образа. Визуализация полей требует большего времени в том случае, когда используются тени или автоматическое отражение. И то, и другое должно быть пересчитано для каждого поля, и такого рода пересчет может потребовать самого большого времени во всей визуализации.
В определенных ситуациях следует применять покадровую визуализацию. Например, при визуализации неподвижных образов. Визуализация полей не является заменителем для размывания движения. Никогда не используйте визуализацию полей, если будет применяться компьютерное воспроизведение анимации, поскольку в прогрессивных сканирующих устройствах поля не применяются. То же справедливо для случая визуализации на пленку. Кинопроекторы воспроизводят каждый раз по кадру.
Покадровая визуализация используется и тогда, когда ожидается много задержек, или когда анимация будет применяться для замедленного воспроизведения, например для случая судебного разбирательства. Если желательно, чтобы зритель мог сделать паузу на любом кадре, выполняйте покадровую визуализацию.
Визуализируйте полями тогда, когда требуется гладкое движение и проект будет выводиться на видеоленту или предназначен для телевизионной трансляции. Если первый или последний кадр на ленте будут задерживаться, эти два кадра корректнее визуализировать покадрово во избежание дрожи во время задержки.
Если вы задерживаете первый или последний кадр при визуализации на видеоленту, то для гладкого старта и гладкого завершения анимации особенно важно для этих кадров иметь Ease from и Ease to. В противном случае анимация заметно прыгнет при начале и завершении действия.
Подготовка для визуализации полями является достаточно простой процедурой. Убедитесь, что параметр FIELD ORDER в Preferences на закладке Rendering установлен в ODD. Проверьте конфигурационные установки для устройств, которые будут воспроизводить анимацию, например для Digital Disk Recorders и плат контроллеров кадров. При работе с сервисным бюро убедитесь в корректности спецификаций.
Затем загрузите анимацию и получите доступ к диалогу Render Scene. Проверьте опцию Render to Fields (см. рис. 27.12). Любая визуализация, выполняемая после такой подготовки, будет разделена на поля.
Ротоскопирование, термин, который берет начало в традиционной кинотехнике, применяется в компьютерной анимации для процесса покадрового использования видео в качестве фона или текстурной карты. В старых фильмах определение относилось к использованию кадра фильма для прослеживания поэлементной анимации и организации специальных эффектов.
3D Studio MAX обеспечивает новый механизм ротоскопирования. Существует три основных способа, по которым можно собирать и комбинировать образы (см. рис. 27.13). Можно использовать меню Views, механизм Display Background, строить сцены посредством захвата или записи видеокадров с устройства (например, Accom DDR) или с аудиовизуального потока, SCSI-дисковода, управляемого платами Perception Video Recorder или Truevision Targa 1000 и 2000. После завершения анимации ее можно скомбинировать с тем же фоном в виде события Layer в Video Post. Можно также использовать очень мощный механизм Environment в соединении с Material Editor для отображения видео как экрана (традиционный фон), плоскости, сферы или Shrink wrap, относящихся к сцене.
Ротоскопированные с ленты файлы достаточно велики, поскольку плохо поддаются сжатию. Дело в том, что в них каждый пиксел имеет разное значение цвета. Схема сжатия зависит от идентичности соседних пикселов, а это нечасто встречается с живым видео захватом.
Если вы не используете специализированной системы RAID, DDR или PC-базированного контроллера и дисковода, планируйте сохранять на диске значительный объем ротоскопированных файлов. Если вы будете рассчитывать на несжатые файлы, то окажетесь недалеко от истины при расчете объема свободной дисковой памяти для хранения файлов, 24-разрядный файл с разрешением 720 х 486 занимает приблизительно 1.1 Мб.
Как упоминалось ранее, 3D Studio МАХ включает контроллер устройства для Accom WSD DDR, который захватывает файлы непосредственно на жесткий диск в исходном несжатом формате. Доступны модели, которые вмещают до 8 минут (14400 кадров) несжатого цифрового видео. На сегодняшний день компании Truevision, DPS и ряд других производят новые PC-базированные цифровые видеорекордеры под Windows NT. Ряд устройств требуют выделенного дисковода, тогда как другие могут использовать дисководы совместно. В любом случае видео захватывается и подвергается минимальному сжатию. Привлекательность заключается в том, что цифровая память позволяет достичь в высшей степени профессионального видеозахвата (записи) и вывода (воспроизведения). Для доступа к кадрам или передачи файлов в серию стандартных битовых файлов следует использовать программное обеспечение, поставляемое вместе с дополнительной платой PC или автономным устройством.
Другой метод ротоскопирования и быстрого вывода файлов заключается в применении перезаписываемого лазерного диска или CD-ROM. Видео для ротоскопирования просто дублируется на диск, и каждый кадр переносится в компьютер. Подобно цифровой памяти лазерный диск не нуждается в подмотке, а передача осуществляется достаточно быстро. Опять же, 3D Studio MAX не включает драйверов для прямого доступа к указанным устройствам. Для выяснения, какие драйверы и устройства доступны, посмотрите каталог Kinetix, содержащий последние продукты от независимых фирм.
Файлы, ротоскопирусмые с живого видео, обычно захватываются с полями. Это не проблема, если образы будут использоваться в качестве фона, поскольку анимация выглядит более гладкой, благодаря дополнительному подкадровому движению. Однако, если будет производиться проецирование изображений на объект, поля, содержащие изображения, могут оказаться выровненными неправильно или столкнуться с эффектами других материалов. Способ решения данной проблемы заключается в удалении полей. Удаление выполняется двумя путями. Самый простой путь заключается в принуждении программы копировать каждую вторую строку сканирования ниже первой- Таким образом удаляются все эффекты, связанные с полями, а процедура сравнительно быстра и разрезает вертикальное разрешение битовой карты пополам. Если объект, на который проецируется материал, занимает небольшую часть экрана, ничего более и нс надо.
Однако, если объект в анимации достаточно заметен, может возникнуть желание очистить ротоскопиро-ванную карту. Очистка выполняется посредством прогона файлов через программу, которая не только копирует каждую строку пикселов вниз, но и выполняет интерполяцию между двумя строками, хранящими гладкий образ. Правильно выполненный образ выглядит гораздо лучше, чем если бы поля просто копировались. Некоторые PC-базированные рекордеры включают для таких целей утилиты.
Механизм Animation Synchronization в диалоге Viewport Background применяется для управления в случае, когда каждый образ представляется относительно позиции кадра сцены. Подобным же образом можно использовать сходные элементы управления в свитке Material Editor Time и в диалоге Video Post Image Input event Options для управления тем, какой кадр исходного цифрового видео файла или последовательности анимации будет в позиции относительно анимации сцены. Имеется возможность достигнуть точного управления, создав IFL из видеокадров, захваченных устройством, подобным DDR или PC-базированной платы захвата. Передайте или конвертируйте файлы в последовательные битовые файлы и разрешите МАХ генерировать IFL (Image File Loader) в каталоге с файлами. Затем загрузите IFL в разделе File диалога Background Image.
Присутствие в фильме специальных цифровых эффектов и анимации теперь стало узаконенным механизмом представления зрителю реалистичных эффектов и создания кинематографически изящных образов. Это функция лучших, дешевых и быстрых технологий, а равно и растущей оценки уникальных образов, которые можно создать продуктами, подобными 3D Studio MAX.
Как утверждалось в самом начале главы, механизм воспроизведения для кадров составляет значительную часть трехмерного моделирования и процесса планирования визуализации продукции.
Фильм воспроизводится со скоростью 24 кадра в секунду, поэтому важно установить частоту кадров в 24 и перемасштабировать анимацию в диалоге Time Configuration для поддержания той же длины анимации во времени. (Вернитесь обратно к рисунку 27.5, диалогу Time Configuration.) По мере того, как все большее количество коммерческих фильмов производится с учетом дополнительных свойств CD-ROM, для Web и рынка видеокассет следует поближе познакомиться со множеством созданных схем визуализации.
Для ротоскопирования могут оказаться последовательные файлы очень высокого разрешения, полученные в других системах, например, Abekas. Будьте внимательны в сопоставлении имен последовательных файлов с механизмом автоматической нумерации в 3D Studio MAX. Сделайте копию файлов с низким разрешением, пропустив файлы через Video Post или использовав утилиту пакетного преобразования файлов, подобную Image Alchemy. Для большей части работ используйте копию с низким разрешением. Выполните несколько тестов с выводом высокого разрешения с целью измерения текущих ресурсов памяти системы, Может потребоваться сбросить виртуальную память для обеспечения страничного обмена.
Посредством данного механизма можно имитировать эффекты размывания, однако не следует забывать о затратах времени на итерации в случае применения размывания движения объекта. Поэкспериментируйте с применением данного эффекта для незначительных движений, чтобы получить наибольшую отдачу. Разъяснение деталей и примеры, касающиеся Motion Blur (размывания движения) приводятся в главе 28, "Композиционные эффекты".
Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция? Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда". На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли. Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма. Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал: "Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985] Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
