D редактори

Один з найвідоміших пакетів ЗD-анімації та моделювання — це 3D Studio фірми Kinetix. Програма працює у DOS, забезпечує весь процес створення тривимірного фільму: моделювання об’єктів і формування фільму: моделювання об’єктів і формування сцени, анімацію, роботу з відео. Крім того, існує широкий спектр прикладних програм (IPAS-процесів), написаних спеціально для 3D Studio.

Пакет 3D Studio Max — це 32-разрядний, багатопоточний пакет, орієнтований на ринок інструментів старшого класу, де дуже важлива точність. Функція Track View управляє анімаційними ефектами аж до інтервалу у чверть мілісекунди. Вбудований метроном дозволяє синхронізувати анімацію зі звуковим супроводом у стереорежимі. Пакет 3D Studio Max володіє унікальною можливістю під назвою «історія даних»; ця функція дозволяє розглядати будь-який етап роботи незалежно від того, як давно цей етап був виконаний: хвилину або місяці назад.

Simply 3D компанії Micrografx — одна з найпростіших програм (і найдешевша). Вона володіє масою можливостей, яких звичайно не очікують від продукту із такою ціною. Програма підтримує VRML 2.0, а також формати GIF, AVI і PIC для мережі Web й мультимедійних програм.

Пакет Extreme 3D компанії Macromedia можна купити як окремий пакет або у складі одного з наборів програм FreeHand Graphics Studio 7 або Director 6. Його перевагами є інтеграція з іншими продуктами компанії Macromedia й можливість виконувати рендеринг зображень у змішаних багатоплатформених мережах.

Пакет Sculpt 3D популярний серед виробників цифрових ілюстрацій, які розробляють складні скульптурні об’єкти й виконують рендеринг результатів з високими дозволом для виводу на друк.

Пакети інженерного моделювання і проектування

Програми двовимірного і тривимірного моделювання застосовуються для дизайнерських і інженерних розробок. Крім того, вони можуть доповнити програми тривимірної анімації, поліграфічні і презентаційні пакети.

Серед програм моделювання працюючих на платформі РС легко виявити лідера — потужну систему машинного проектування AutoCAD фірми Auto.des.sys. AutoCAD часто розглядають як графічне ядро систем автоматизованого проектування (САПР): він реалізує основні операції по створенню і редагуванню ліній, дуг і тексту, створює 2D – і 3D-моделі;

Для тривимірного моделювання на РС часто використовують програму сплайнового моделювання Sketch Фірми Alias/Wavefront, яка забезпечує високу якість рендерингу при високому дозволі; програму Ray Dream Designer,

Інші програми для роботи з графікою

Спеціальні 3D-додатки. Окрім додатків, призначених для виконання основних операцій моделювання і рендеринга, існують також спеціалізовані програми, які підвищують вашу продуктивність при рішенні специфічних тривимірних задач. Наприклад, є декілька програм, які дозволяють розмальовувати поверхні об’єктів, створених пакетами тривимірного моделювання. До них відносяться пакети Detailer компанії Fractal Design, MeshPaint 3D

Media Paint компанії Strata і 4D Paint компанії 4DVision

Пакет 3D Dizzy компанії Vertigo володіє новими незвичайними можливостями. Ця програма дозволяє імпортувати модель, яка генерувалася будь-яким пакетом тривимірного моделювання, у популярні продукти компанії Adobe, такі, як Photoshop, Premiere, After Effects або PhotoDeluxe.

Пакет Poser 2 компанії Fractal Design містить бібліотеку об’ємних людських фігур у різноманітних позах і одязі, дозволяючи переміщувати їх у певну позицію, орієнтувати камеру, міняти освітлення і виконувати рендеринг результатів.

Пакет КРТ Вrусе 2 компанії MetaTools — це програма, яка спеціалізується на створенні тривимірних ландшафтів.

Програми для створення об’ємних шрифтів. У доповнення до пакетів тривимірної анімації існують вузькоспеціалізовані програми, наприклад для створення об’ємних шрифтів. До програм такого виду відносяться Typestry фірми PIxar, Adobe Dimensions, Add Depth фірми Ray Dream і Crystal Flying Fonts фірми Crystal Graphics,

Системи для монтажу і роботи з відео. Програми обробки цифрових відеозображень і створення багаторівневих композицій з використанням двовимірної і тривимірної графіки дозволяють замінити комбіновані зйомки, обробляти відзнятий матеріал засобами комп’ютерної графіки, суміщати відзнятий матеріал із комп’ютерною анімацією і виводити результати на кіно - і відеоплівку.

Програма для редагування відео Adobe Premiere (додаток 15) на платформі РС дозволяє виконувати монтаж оцифрованого відео, статичних зображень і звукових файлів.

Серед конкуруючих пакетів для обробки відео можна вказати програму MediaMerge фірми ATI, а серед більш потужних — Adobe CoSA After Effects.

Програми для наукової візуалізації. Пакети для наукової візуалізації можуть бути призначені для рішення різноманітних цілей — від рішення проблем муніципального планування до візуалізації сонячних вибухів.

Серед програм наукової і інженерної графіки для PC можна виділити продукти фірми Golden Software: програми Surferu Grapher, призначені, відповідно, для створення поверхонь і графіків (у середовищі DOS або Windows), і пакет Map Viewer для побудови кольорових карт у середовищі Windows.

2. Формати графічних і анімаційних файлів

Для зберігання зображень в комп'ютерній графіці використовують декілька десятків форматів файлів. Деяка частина з них стала стандартами і використовується в більшості графічних програм. За типами графічні формати можна розділити на:

¾ растрові формати - BMP, DIB, GIF,RLE, TIFF, PCX, PSD, JPEG, PCD, PNG, IFF, CAM, CLP, CPT, CUR, DCM, DCX, IMG, FIF, та ін.;

¾ векторні формати - CDR, AutoCAD DXF, Microsoft SYLK, Shockwave Flash та ін.;

¾ метафайлові формати - CGM, PDF, EMF, WMF, OLE та ін.;

¾ формати анімації - ANI, DAT, FLC, FLI, FLM, MJPEG, MVE, BIC, SMR, TDDD, TTDDD;

¾ мультимедійні формати - WAV,MIDI, AVI, SWF;

¾ тривимірні формати - 3DS, МАХ, MDL, MD2, MD3,SMD,X.

Приведемо коротку загальну характеристику найбільш розповсюджених форматів графічних і анімаційних файлів.

Формат GIF (розширення імені файлу.GIF). GIF (Graphics Interchange Format - формат взаємообміну графікою) є растровим форматом і розроблявся для мереж з низькими швидкостями передачі даних. Він став першим графічним форматом, що підтримується Web. GIF здатен ефективно стискати графічні дані, використовуючи алгоритм LZW, який полягає в стисканні ряду однакових символів в один символ, помножений на кількість повторень. Анімаційні файли GIF дозволяють в одному файлі зберігати декілька зображень, які відтворюються послідовно.

Формат GIF стандартизований в 1987 році як засіб збереження стиснених зображень з фіксованою (256) кількістю кольорів. Остання версія формату GIF89а дозволяє виконувати черезрядкове завантаження зображень і створювати малюнки з прозорим фоном. Обмежена кількість кольорів обумовлює його використання переважно в електронних публікаціях. До достоїнств динамічних файлів GIF відносять невеликий об'єм файлу за рахунок стискання (до 40%), він не вимагає постійного зв'язку з сервером і повторного звертання до сервера, його просто розмістити на сторінці. Однак його палітра не перевищує 256 кольорів, він забезпечує гірше стискання фотографій, ніж JPEG, який не підтримується броузерами в повному обсязі.

Формат JPEG (розширення імені файлу.JPG). JPEG призначений для зменшення розмірів файлів растрових зображень, що мають плавні переходи кольорових тонів і відтінків. Дозволяє регулювати співвідношення між мірою стискання файлу і якістю зображення. JPEG стискує зображення, зберігаючи його повну чорно-білу версію і більшу частину колірної інформації. Так як зберігається не вся колірна інформація, JPEG є форматом зі втратами, що проявляється, особливо в сильно стиснених файлах, в вигляді розмитого або випадкового розподілення пікселів.

На відмінність від алгоритму стискання GIF, який аналізує файли по рядках, JPEG розбиває зображення на області близьких кольорів. Якщо використовувати формат JPEG для різкої графіки з великими областями одного і того ж кольору, то звичайно отримують погані результати.

Прогресивні файли JPEG подібні на черезрядкові файли GIF тим, що вони визначають спосіб виводу зображення на екран при завантаженні (завантажують різні області графічного файлу одночасно). При цьому користувач може бачити, що містить зображення ще до того, як весь файл буде повністю завантажений.

JPEG не дозволяє включати в файл більше одного зображення, тому анімація JPEG не дуже поширена в Web. Якщо потрібно відтворити послідовність файлів JPEG в одному і тому ж місці Web-сторінки, можна використати сценарій або додаток, що завантажується, написані на Java. Однак Java-аплет може вимагати багато часу для ініціалізації і виконання на повільних комп'ютерах. JPEG найбільше всього підходить для фотографій або графіки зі складними тінями та ефектами освітлення і використовується в Web для фотографій товарів, об'ємних зображень і графіки з ефектами освітлення.

Формат PNG (розширення імені файлу.PNG). PNG (Portable Network Graphics - мережева графіка, що переноситься) є растровим, стандартизований в 1995 році і призначений для публікації зображень в Інтернеті. Розробка PNG була викликана тим, що в 1994 році фірма Unisys, винахідник методу стискання GIF, заявила, що буде вимагати плату зі всіх розробників програмного забезпечення, яке підтримує формат GIF. Потенціальні витрати, пов'язані з використанням формату GIF, разом з недоліками формату JPEG привели до необхідності розробки нового графічного формату, який був би безоплатним і поліпшив би параметри форматів JPEG та GIF.

PNG підтримує три типи зображень - кольорові з глибиною 8 або 24 біти і чорно-білі з градацією 256 відтінків сірого. Стискання інформації здійснюється без втрат, передбачені 254 рівня альфа-каналу та черезрядкова розгортка. Вважається, що PNG забезпечує краще стискання, ніж GIF (на 10 -30 %), що залежить від якості кодувальника. Специфікація формату PNG включає можливості автоматичної корекції кольорів при перенесенні зображень між апаратними платформами і ефектів змінної прозорості.

Формат TIFF (розширення імені файлу.TIF). TIFF (Tagged Image File Format - формат файлу ознакових зображень) є растровим і призначений для збереження зображень високої якості та великого розміру. Забезпечує зберігання чорно-білих зображень та зображень з глибиною кольору 8, 16, 24 і 32 біт. Підтримується більшістю графічних, верстальних і дизайнерських програм та переноситься між платформами IBM PC та Apple Macintosh. Починаючи з версії 6.0 в форматі TIFF можна зберігати відомості про маски (контури обтравки) зображень. Для зменшення розміру файлу використовується вмонтований алгоритм LZW.

Формат Windows Bitmap (розширення імені файлу.BMP або.DIB). Windows Bitmap (бітова карта Windows) - формат растрових зображень, що підтримується Windows-сумісними програмами. Дозволяє використовувати палітри в 2, 16, 256 кольорів або повну палітру в 16 млн. кольорів.

Формат PCX (розширення імені файлу.PCX). Растровий формат PCX використовується розповсюдженим графічним редактором Paintbrush та підтримує палітри в 2, 16, 256 кольорів або повну палітру в 16 млн. кольорів. В зв'язку з відсутністю можливості зберігати зображення, розділені на кольори, недостатністю моделей кольорів та наявністю інших обмежень в даний час вважається застарілим.

Формат WMF (розширення імені файлу.WMF). WMF (Windows MetaFile - метафайл Windows) підтримує векторну і растрову графіку у середовищі Windows, використовуючи палітри в 65 тис. і 16 млн. кольорів. У файлі використовуються ті самі команди опису графіки, які використовує сама Windows для побудови графічних зображень. Може відкриватись як у векторних, так і растрових графічних редакторах. Однак відсутність засобів для роботи зі стандартизованими палітрами кольорів, що прийняті в поліграфії, та інші недоліки обмежують його використання.

Формат CGM (розширення імені файлу.CGM). CGM (Computer Graphics Metafile) підтримує векторну і растрову графіку з використанням повної палітри в 16 млн. кольорів та палітри зі змінною кількістю кольорів. Він орієнтований на складні та високохудожні зображення, створює компактні файли та підтримує більше одного зображення в файлі.

Формат EPS (розширення імені файлу.EPS). EPS (Encapsulated PostScript) описує як векторні, так і растрові зображення на мові PostScript фірми Adobe, яка є універсальною. В файлі одночасно може зберігатись як векторна, так і растрова графіка, шрифти, контури обтравки (маски), параметри калібрування обладнання, профілі кольору. Для відображення векторного вмісту використовується формат WMF, а растрового - TIFF. Але екранна копія тільки в загальних рисах відображає реальне зображення. Дійсне зображення можна побачити тільки після друку, за допомогою спеціальних програм перегляду або після перетворення файлу в формат PDF в додатках Acrobat Reader та Acrobat Exchange.

Формат PDF (розширення імені файлу.PDF). PDF (Portable Docu-ment Format - формат документів, що переносяться) є апаратно незалежним і призначений для зберігання документів, однак його можливості забезпечують ефективне представлення зображень. Потужний алгоритм стискання з засобами керування підсумковою роздільною здатністю зображень забезпечує компактність файлів при високій якості ілюстрацій.

Формат PSD (розширення імені файлу.PSD). PSD (PhotoShop Document - документ програми Adobe Photoshop) є одним з потужних за можливостями зберігання растрової графічної інформації. Він дозволяє запам'ятовувати параметри пластів, каналів, міри прозорості, множини масок і підтримує 48-бітове кодування кольору, розділення кольорів і різноманітні моделі кольору. Однак відсутність ефективного алгоритму стискання інформації приводить до великого об'єму файлів.

Формат PhotoCD (розширення імені файлу.PCD). PCD розроблений фірмою Kodak для зберігання цифрових растрових зображень високої якості. Внутрішня структура файлу забезпечує зберігання зображень з фіксованими величинами роздільної здатності, тому розміри будь-яких файлів незначно відрізняються один від одного і знаходяться в діапазоні 4-5 Мбайт. Кожній роздільній здатності присвоєний власний рівень, що відраховується від базового (Base), який складає 512 768 точок. Всього в файлі п'ять рівнів від Base/16 (168 192) до Base 16 (2048 3072). При початковому стискуванні первинного зображення використовується метод субдискретизації, практично без втрати якості. Потім обчислюються різниці Base Base 4 і Base4 Base 16. Підсумковий результат записується в файл. Для відновлення інформації з високою роздільною здатністю виконується зворотне перетворення.

Формат 3DS. Один із найпоширеніших форматів для ЗD-графіки. Файли формату 3DS були стандартними файлами програми 3D Studio, ще коли вона працювала під DOS. У 3D Studio MAX з'явився інший формат збереження — МАХ, але для розробки ігор цей новий формат виявився незручним. Натомість формат 3DS виявився придатним для цієї мети: крім самих тривимірних моделей (які являють собою каркасні сітки), він зберігає їхнє положення у світових координатах, координати текстур, кольори вершин, ключові кадри анімації, дані про властивості матеріалів і навіть атмосферні ефекти. Це практично готовий формат для збереження моделей і цілих карт (тільки скриптові команди доводиться зберігати окремо). Підкреслимо, що при збереженні ЗDS-файлів можна вказати, щоб координати текстур зберігалися разом із моделлю. Після цієї операції накладення текстури відбувається якісніше. Формат 3DS є зручним і практичним для будь-яких видів ігрових моделей. Він широко використовується для обміну даними між системами тривимірного моделювання.

Формати MDL, MD2 і MD3. Ці формати призначені для збереження анімаційних моделей, особливо анімації людей. Усі три формати відкриті, ними може скористатися будь-який бажаючий. У них зберігаються моделі й дані про немов би "кістякову" анімацію. Анімації моделей зберігаються в цих форматах у тривимірних кадрах, причому кожному кадру відповідає своя повноцінна модель. Розмір файлів при цьому зростає пропорційно кількості кадрів анімації й може виявитися завеликим для серйозних ігор, втім, формати MDL, MD2 і MD3 можна досить сильно ущільнити.

Формат SMD. У файлах формату SMD зберігається "чиста" кістякова анімація. Це приводить до зменшення розмірів файлів і поліпшення якості анімації. Система збереження файлів має деякі особливості. По-перше, необхідний ключовий SMD-файл. У ньому зберігається сама модель без анімації. Його необхідно завантажувати в першу чергу. По-друге, необхідні анімаційні дані про модель, які зберігаються в інших файлах (один файл на одну анімацію). Якщо необхідна висока якість анімації, використовують цей формат.

Формат X. Формат X— це "рідний" формат DirectX для тривимірних моделей. Він використовувався тільки Direct3D:RM, але й Direct3D:IM можна було "примусити" працювати з цим форматом.

Direct3D:Retained Mode (Direct3D:RM) — це набір АРІ, створений для легшого програмування тривимірної графіки (порівняно з більш низькорівневим Direct3D:Immediate Mode (Direct3D:IM), на якому заснований сам Direct3D:RM). Direct3D:RM має набір інструментів для завантаження й маніпулювання форматом тривимірних моделей X. Раніше Direct3D був пов'язаний з DirectDraw, але з початком розробки Direct 8 відділ Microsoft прийняв рішення назавжди зупинити розвиток цього компонента, a Direct3D зробити цілком самодостатнім засобом виводу графіки в Direct. Тепер він називається DirectXGraphics. Утім, у складі SDK дотепер є файл ddraw.h, щоб користувачі мали можливість і далі працювати з DirectDraw.

Формат X — структурно- та контекстнонезалежний формат. Він керується шаблоном і може використовуватися будь-якою клієнтською програмою. За його допомогою описуються геометричні дані, ієрархія фреймів, анімація.

При створенні файлів як у форматі 3DS, так і у форматі X, вводиться тільки ім'я текстури. Самі текстури (переважно у форматі BMP) зберігають у вигляді окремих файлів на диску. Зручність формату X полягає, зокрема, в тім, що за допомогою невеликої утиліти 3dsconv, ви можете конвертувати моделі з популярного формату 3DS у формат X. Ви можете малювати свої моделі в Kinetix 3D Studio MAX, експортувати їх у формат 3DS і одержувати моделі у форматі X.

Фліки (розширення імені файлу.FLA;.FLI;.FLC;.FLH;.FLT;.FLZ). Фліки є форматами анімаційних файлів. Усі дані в цих файлах групуються у фрейми (frame). Фрейм - це один кадр фільму. Фрейми складаються з так званих блоків. Блоки файлу і містять у собі всю інформацію, необхідну для програвання фільму. На початку блоку, як і кожного фрейму, вказується його розмір і його тип, тому що коли тип блоку чи фрейму невідомий, то їх можна просто пропустити.

В основі дельта-стиску, що використовується у фліках, лежить ідея зберігати тільки відмінності одного кадру від іншого. Це дозволяє програвати файли навіть на повільних відеоадаптерах, тому що потрібно виводити тільки частину зображення. Самі дані стискаються за схемою RLE. Перший фрейм містить повне зображення, відносно якого і будуються відмінності інших фреймів.

Сімейство фліків:

.FLI (розмір: до 320 200; палітра 256 кольорів);

.FLC (розмір: будь-який; палітра 256 кольорів);

.FLH (розмір: будь-який; колір: 15 біт на точку 5-5-5);

.FLT (розмір: будь-який; колір: 24 біта на точку);

.FLZ (розмір: будь-який; колір: будь-який; замість RLE-компресії використовується LZW- компресія, як у ZIP).

Недоліком даних форматів фільмів є відсутність звукового супроводу, який просто усунути в конкретній реалізації, ввівши при програванні фільму звуковий супровід. Також недоліком є відсутність опорних кадрів, але цей недолік також просто усунути, створивши утиліту для розміщення у файлі опорних кадрів і вказівників на ці кадри. Достоїнствами даного формату вважається його поширеність, простота створення в ньому анімаційних файлів та досить висока міра стиснення. Фліки використовуються в анімаційних програмах, комп'ютерних іграх і додатках САПР, де потрібно виконувати тривимірні операції з векторними даними. Вони найкращим чином пристосовані для зберігання анімаційних послідовностей, створених за допомогою комп'ютера або намальованих вручну.

Формат CDR (CorelDraw) використовується програмою CorelDraw, дозволяє записувати векторну і растровий графіку, текст. Файл у форматі CDR може мати кілька сторінок.

Формат IFF (Interchange File Format) - растровий універсальний формат, який забезпечує об'єднання і збереження даних різного типу (нерухомих зображень, звуку, музики, відео і тексту). Файли цього формату практично повністю складаються з порцій - структур даних, які вміщують 4-байтовий ідентифікатор, 4-байтове значення розміру і блок даних. Порції можна вкладати одна в одну. Для стиснення використовується алгоритм RLE. На основі формату IFF розроблений тривимірний векторний і анімаційний формат TDDD (Turbo Silver 3D Data Description).

На жаль, не існує універсального формату, який можна було б рекомендувати на всі випадки життя. Якщо ваше завдання - забезпечити обмін даними між програмами, оптимальний формат приходиться