Created by Jindřich Zdráhal
Maturitní otázka č. 9 (šk. rok 2020/21) oboru IT (OA Veselí nad Moravou) --- vypracoval a kritiku (návrhy na zlepšení) přijímá Jindřich Zdráhal na zdrahal@oaveseli.cz --- Animace, nástroje, využití, druhy z pohledu IT (prezentace, rastrová, vektorová, film/video), animace nezávislých rámců, závislých rámců, animační techniky (tradiční kreslená, rotoskopie, totální kreslená animace, kombinovaná, sypkých hmot, plošková, stop-moton, 3D počítačová, CGI). Video – pojmy (Stream, kontejner, kodek, rozlišení, FPS, aspect ratio, bitrate, splitter, filter, titulky), formáty, SW. Zvuk (sampling rate, bit depth, bitrate, kanály, komprese), formáty.
Zvuk můžeme rozlišovat podle kanálů.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Dolby_Digital
Příklady formátů kódování audia:
S výjimkou MP3 jsou pak audio data zapouzdřeny v kontejneru podobně jako video.
Stejně jako existují kodeky pro video, tak existují i audiokodeky.
Jsou to způsoby (algoritmy) jak kódovat / dekódovat zvuk a jak s ním pracovat.
Z důvodu zmenšení datového toku se používá komprese.
Tak jako všude jinde se dělí na ztrátovou a bezeztrátovou kompresi.
Zvuk je vlastně jen vlnění vzduchu, které vnímáme díky tomu, že naráží v uchu na bubínek.
Podobný způsob "vnímání" zvuku jako uchá má i mikrofon - membrána se hýbe podle toho, jak na ni vzduch naráží a tento pohyb je díky elektromagnetické indukci převeden na elektrický signál.
Jedná se o převod analogový signál -> digitální signál
Ten je nějakým způsobem zpracován.
Reproduktor pak funguje opačně. Elektrické signály jsou díky elektromagnetu převedeny na pohyb membrány a ta rozechvívá vzduch.
Tady jde o převod digitální signál -> analogový signál
Analogový signál je spojitá křivka (na obrázku modře) ale digitální signál je proti tomu řada konkrétních hodnot (červené sloupečky).
Tomuto převodu se říká vzorkování. Počet vzorků za sekundu se jmenuje vzorkovací frekvence. Je to vlastně počet konkrétních hodnot za sekundu a počítá se v Hz.
Běžné vzorkovací frekvence zvuku jsou:
Zajímavost
Lidské ucho vnímá zvuk o frekvenci (zhruba) 18 Hz - 22 kHz, ale tyto frekvence nesouvisí s vzorkovací frekvencí.
Aby byl datový tok co nejmenší, tak používáme komprimaci.
Zatímco pro přenos nekomprimovaného zvuku (44,1 kHz 16 bit) potřebujeme 1350 kbps (kb/s).
Při kompresi (mp3) je to jen 128 kbps a lidské ucho to nepozná.
Kromě toho, že je signál navzorkován, tak jednotlivé vzorky (sloupečky) nemohou mít libovolnou výšku, ale musí to být konkrétní čísla (úrovně). Proto musím zaokrouhlovat. Bitová hloubka udává kolik bitů je použito na popis tohoto čísla.
Na obrázku jsou to čísla -8 až +7 = 16 čísel = 4 bit
Pro digitální zvuk se používají nejčastěji tyto hodnoty:
Pro rastrovou animace se hodí formát GIF a v podstatě je to v současné době i synominum pro označení určitého druhu animací na soc. sítích.
Jedná se o animaci, kde pracujeme s vektorovými objekty a v rámci animace tyto objekty posouváme, otáčíme, zkrátka transformujeme.
Dřív byl pro tento druh animace využíván na internetu hlavně flash, ale v současné době už byl nahrazen.
Vektorové animace umí HTML a to jak za pomoci CSS, javascriptu ale i formátu svg.
Ukázky a vysvětlení můžeme najít např. na http://animateyourhtml5.appspot.com/pres/#1
S vektorovou animací jsme se také setkali v aplikaci pivot.
Sled statických rastrových obrázků, které se mění
Jako nástroj pro rastrovou animaci můžeme použít třeba:
Používá se to i v rámci komprese.
Nejjednodušší animace, skládá se z obrázků a textů.
Animace jsou jak uvnitř snímků - objevování se / zvýraznění / mizení, tak i jako animované přechody mezi snímky.
Samozřejmě sem jdou vložit i videa a gify. A prezentace (v powerpointu) se dá uložit i jako video.
Tento způsob je především vhodný pro animace pohybu objektů. Lze ho srovnat s filmem, kdy každý snímek má velikost animace a vlastně překreslí předchozí stav v celé velikosti. Každý rámec animace je vhodné připravit zvlášť v grafickém editoru a animační proces vznikne na základě jejich překreslování v určeném pořadí.
Z technického hlediska můžeme mít dva přístupy k tomu, jak animace probíhá.
Jeden snímek má plnou velikost (celé animace) a další snímky už mají jen oblasti, kde se něco mění.
Takto se střídají smínky s plnou velikostí (klíčové = key) se snímky doplňkovými.
Výhoda - menší objem dat.
Animace upoutá naši pozornost víc než statický obrázek. Proto se využívá k upoutání pozornosti (bannery, reklamy, ...) ke zvýšení přehlednosti a srozumitelnosti (animovaná tlačítka, animace v prezentacích, animovaná videa) a nejen tam.
Jedná se o řadu statických snímků nasnímaných ve velmi krátkých časových intervalech po sobě. Když je pak budeme zobrazovat dostatečně rychle (viz FPS) tak to lidské oko vnímá jako plynulý pohyb.
Hraný film se snímek po snímku překresluje. Dřív se to dělalo ručně, ale v dnešní době už se to děje spíš za využití IT.
Např.:
Sněkurka a sedm trpaslíků - rok 1937
Alois Nebel - rok 2011
Animací je spousta druhů a tak i nástroje pro práci s nimi jsou různé.
Můžeme mít nástroje, které jen vytvoří z jednotlivých obrázků animaci (video) nebo můžeme mít nástroje, kde ty obrázky i vytváříme případně upravujeme.
Jedná se o způsob vytváření pohybujících se objektů za pomoci specializovaného SW. Jedná se o sled statických snímků, které se drobně liší a jejich promítáním v určité rychlosti dochází k iluzi pohybu.
Takto se tvořila ze začátku většina animovaných filmů. Kreslí se snímek za snímkem. Snímky se můžou skládat z několika průhledných vrstev obrázků, které se v každém snímku nepatrně liší.
Od 21. století se toto děje především za pomoci počítačů.
Např.:
The Simpsons
Jak krtek ke kalhotkám přišel
Styl animace, kdy autor kreslí pro každý snímek celý nový obraz. A každý obraz se použije jen na jeden snímek.
Např.:
Muž, který sázel stromy (1987)
Stařec a moře (1999)
Animace je velmi rozsáhlá oblast, proto si ji můžeme rozdělit podle použitých animačních technik.
Kromě klasické 2D počítačové animace známe i 3D počítačovou animaci. Té se také někdy říká CGI (computer-generated imagery).
3D počítačová animace je dost komplexní oblast. Kde se tvoří modely, pozadí a vlastně všechno v počítači. Tato animace dnes převládá a ještě se dělí na další skupiny (fotorealistická animace, Cel shadingová animace, atd.)
Prvním celovečerní film byl Toy Story: Příběh hraček (1995)
Toy Story: Příběh hraček
Jedná se o techniku, kdy se do hraného filmu přidávají kreslené prvky. Nebo naopak do animovaného filmu přidávají prvky hraného filmu.
Např.:
Falešná hra s králíkem Rogerem (1988)
Falešná hra s králíkem Rogerem (1988)
Space Jam (1996)
Tvoří se pomocí pohybu reálných objektů (například loutek, plastelýny, atd.). Když se nachystá scéna, tak se to vyfotí. Nachystá se scéna na další snímek a zase se to vyfotí a tak se pokračuje dál a dál.
V dnešní době se nahrazuje počítačovou 3D animací.
Např.:
Pat a Mat
Postavičky jsou poskládané z vystřihnutých geometrických dílů. A jsou položeny na namalované pozadí. Těmito díly se pak hýbe a tím se vytváří animace.
Např.:
Městečko South Park
(raději jenom obrázek)
Na skleněnou desku se nasype písek (nebo jiný sypký materiál). Pod deskou je umístěn zdroj světla a výškou vrstvy písku se reguluje kolik tohoto světla prochází.
Např.:
Výr, který se oženil s husou (1974)
Animace, nástroje, využití, druhy z pohledu IT (prezentace, rastrová, vektorová, film/video), animace nezávislých rámců, závislých rámců, animační techniky (tradiční kreslená, rotoskopie, totální kreslená animace, kombinovaná, sypkých hmot, plošková, stop-moton, 3D počítačová, CGI). Video – pojmy (Stream, kontejner, kodek, rozlišení, FPS, aspect ratio, bitrate, splitter, filter, titulky), formáty, SW. Zvuk (sampling rate, bit depth, bitrate, kanály, komprese), formáty.
Grafické rozhranní, které nám umožňuje přehrávání videa.
SW pro práci s videem si můžeme rozdělit na dvě velké skupiny.
Přehrávání videa:
Editace videa:
Souhrnné označení pro technologii pohyblivého obrazu.
Jak už jsme řekli je to (obecnější) specifikace toho, jak je s videem zacházeno.
Mezi známější formáty patří
Nejznámější bezztrátový kodek je
Pojem Filtr se vžil v grafice také jako (většinou) rastrový efekt který mění většinou barevnost obrázku.
Splitter je ta část, která vezme kontejner a rozdělí ho na jednotlivé streamy. Abychom s nimi mohli pracovat.
Pozor s pojmem formát videa je to trošku složitější. Video se skládá z několika složek a ty mohou mít různé formáty.
S formátem videa totiž souvisí:
Soubor je něco, co obaluje kontejner. Kontejner pak v sobě schovává jednotlivé streamy, které jsou nějakým způsobem kódovány.
Součástí videa jsou různé druhy dat:
Těmto datům se říká stream (proud)
Tady je zase trochu problém v termínech.
Máme obecnější specifikace, kterým říkáme standardy kódování videa (formát videa). Tyto specifikace jsou pak implementovány konkrétními prostředky a těm se říká kodeky.
V následující tabulce je vidět, že pro jeden formát videa je většinou víc kodeků, ale taky, že některé kodeky umí pracovat s více formáty videa.
Tady je na ukázku kus tabulky, kterou můžete najít na https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_codecs#Video_compression_formats
Na přehrávání videa potřebujeme nějaký přehrávač, který musí být schopný dešifrovat data, která jsou nějak uložená.
Tzn., musí vzít kontejner, z něj vybrat ty streamy, které potřebujeme. Správně je dešifrovat a poslat na správný výstup.
Takový SW si můžeme rozdělit na 3 části.
Ve videu je potřeba nějak svázat video a zvuk (a další věci) do jednoho celku a to dělá kontejner. Sdružuje v sobě jednotlivé složky (streamy) celého videa. Ne vždy ale můžeme mít v jednom souboru všechny zmíněné věci. Záleží na typu kontejneru.
Nejpoužívanější jsou
Kóduje a dekóduje video do/z určitého formátu.
Kodeky jsou jak pro video, tak i pro audio. Kodeky jsou potřeba hlavně tam, kde se bude video upravovat nebo převádět na jiný formát.
Kodeky můžeme rozdělit na ztrátové a bezeztrátové.
A také můžeme rozlišit na snímkovou a mezisnímkovou kompresi.
Například
Filter je část, která vezme daný proud a dekóduje ho.
Někdy je (nesprávně) označovaný za kodek. Ale je jednodušší a neobsahuje kódovací část.
Video je většinou někde uloženo a my ho přehráváme. Vzhledem k tomu, že ho chceme co nejlepší, tak je to většinou obrovský objem dat. A ta data potřebujeme nějak přesunout tam kde to přehráváme. Ať už jde o streamování přes internet nebo o přehrávání z CD / DVD / BlueRay nebo USB disku.
Jednotka je: bit/s = b/s = bps = počet bitů za sekundu.
Ale jsou i násobné jednotky.
- kontinuální přenos audiovizuálního materiálu mezi zdrojem a koncovým uživatelem.
Toto má jiné technické požadavky než většina jiných technologií - komprese, datový přenos, ...
Ideálně je to jeden ze streamů, ale někdy je to "natvrdo" součástí videa.
Je to textový doplněk, který slouží pro neslyšící nebo z důvodů jazykové mutace.
Pokud je součástí videa při nešetrném převodu videa, tak s nimi nic neuděláme, ale pokud je jako samostatný stream, tak je můžeme vypínat, měnit jejich velikost, barvu a další věci. Někdy jsou součástí kontejneru i různé jazykové verze a ty pak můžeme přepínat.
Na každý snímek je aplikovaná komprese jako na libovolný rastrový obrázek.
Použijí se snímky několika druhů:
Takto to může vypadat (IPBI):
Ale jsou i jiná schémata např: IBBPBBI
konstantní datový tok
Tento pojem známe z rastrové grafiky.
Konkrétní rozlišení (počty pixelů) se mění i podle poměru stran.
Youtube má třeba tato rozlišení
Frame per second - snímkovací frekvence.
Určuje kolik snímků za sekundu se ukáže. Jako jednotka se udává buď FPS nebo Hz (je to vlastně totéž).
Z bilogicko/fyzikálního hlediska by nám díky nedokonalosti lidského oka mělo pro video stačit 16 FPS (a takto se točily i první němé filmy), ale je to málo.
V současné době se používá pro televizi 25 FPS, ale i to se nám zdá nedostatečné (a blikající) tak televize vysílá rychlostí 50 FPS, ale po půlsnímcích. Norem je ale víc.
Pro plynulý pohyb počítačové grafiky požadujeme minimálně 30 FPS ale 120 FPS se bere jako optimální.
variabilní - mění se tak, aby se udržovala kvalita obrazu
Poměr stran.
Nejčastější jsou:
Ale jsou samozřejmě i další.
