Анимация, основанная на использовании ключевых кадров

Задание анимации объектов во многих ранних компьютерных анимационных системах было основано на задании значений переменных, связанных с этими объектами, на некоторых кадрах (называемых ключевыми), и автоматизированном расчете значений этих переменных в остальных кадрах. Вышеупомянутые переменные могут отражать в себе координаты положения или углы ориентации объекта, степень прозрачности грани объекта и т.д. Эти переменные в литературе часто называют сочлененными переменными.

Интерполяция

В кадрах, которые не являются ключевыми, значения интересующих параметров получают, интерполируя значения в ключевых кадрах. При этом, основываясь на особенностях конкретной решаемой задачи, рассматривают следующие моменты:

1) Выбирают между интерполяцией и аппроксимацией. Если задано множество точек, описывающих кривую, важно вначале определить, представляют ли заданные в ключевых кадрах значения точки, через которые кривая должна пройти, или они используются для управления формой кривой и не являются точными значениями. В первом случае часто используют сплайны Эрмита и сплайны Кэтмула-Рома. Во втором – кривые Безье и Б-сплайны.

2) Сложность. Напрямую зависит от выбранного интерполирующего уравнения – чем оно проще, тем быстрее вычислить значение интерполирующей функции, заданной этим уравнением.

3) Непрерывность. Выбор интерполирующего или уравнения в зависимости от необходимой гладкости кривой.

4) Глобальное или локальное управление. Определение метода интерполирования в зависимости от нужд пользователя при редактировании значений кривой в ключевых кадрах – необходимо ли, чтобы при изменении значения в какой-либо ключевом кадре менялась вся кривая, либо только ее ограниченная область.

Управление скоростью

Построение кривой, связанной со значениями параметром в ключевых кадрах, является только первым шагом в анимации. Скорость, с которой происходит движение вдоль кривой, зачастую должна быть под контролем аниматора. Прежде всего, он должен иметь возможность двигаться вдоль кривой значений параметров с постоянным шагом, после чего он может легко ускорить или замедлить движение. Для движения с постоянным шагом требуется установить связь между расстоянием вдоль кривой и значением параметра. Эту связь называют параметризацией длиной дуги пространственной кривой. Для ее определения используют методы численного интегрирования. После параметризации пространственной кривой становится возможным управлять скоростью, с которой происходит движение по кривой. Движение по кривой с постоянной длиной дуги приводит к движению с постоянной скоростью.

Возможности ускорения/замедления могут быть получены при помощи функций управления скоростью, которые сопоставляют равноотстоящим значениям параметра (т.е. времени) такие длины дуг, что получается желаемое движение по кривой. Наиболее распространенным примером такого управления скоростью является движение с плавным входом/плавным выходом. При таком способе управления скоростью происходит плавное движение при ускорении объекта из состояния с нулевой скоростью до некоторой, плавное достижение максимальной скорости и плавное торможение. Для этого функцию скорости часто выбирают синусоидой.

Движение вдоль кривой.

Различные сложности могут возникнуть при движении (изменении интересующего параметра) по выбранной кривой с определенной скоростью. Если, к примеру, этим параметром является положение трехмерного объекта, а параметрической кривой – траектория его движения, то необходимо принять во внимание также и ориентацию объекта. Если объект или камера движутся вдоль кривой, то их ориентацию можно сделать непосредственно зависимой от кривой. Для этого используют рамку Френе. Рамку

Френе определяют как движущуюся правостороннюю координатную систему, задаваемую тремя нормализованными векторами T, N, B, где T – вектор, обладающий направлением касательной к кривой, B ортогонален к T и имеет направление второй производной кривой, N является векторным произведением T и B.

При движении камеры по кривой для определения ее ориентации обычно опираются на задание точки, в которую камера смотрит (центр интереса камеры). Если один объект движется по поверхности другого объекта, то ориентацию первого можно рассчитывать исходя из нормали к поверхности второго в точке, где находится первый объект.

Преобразование кривой в кривую

Параметрами, заданными в ключевых кадрах, также могут быть кривые. К примеру, в одном ключевом кадре задана окружность, в следующем – граница квадрата. Задача состоит в определении промежуточных кадров (т.е. в определении кривых, составляющих анимацию перехода от окружности к квадрату). В общем случае решение задачи зависит напрямую от способа задания кривых. В простом случае, если известно поточечное соответствие между кривыми в ключевых кадрах, то решение данной задачи сводится к интерполяции между соответствующими точками кривых во времени.

Методы, связанные со структурными моделями объекта

Часто более важной задачей для аниматора является создать общее качество движения, нежели точно управлять положением и ориентацией каждого объекта в каждом кадре. Это имеет место в случае физического моделирования; при работе с большим количеством объектов; при анимировании объектов, движение которых ограничено тем или иным образом; при работе с фоновыми объектами, точное движение которых не является важным для анимации. В таких случаях выявляют структуру работы анимируемого объекта, и на ее основе строят структурную модель. Разделяют кинематические и динамические структурные модели. Кинематическое управление относится к движению объектов без рассмотрения сил, вовлеченных в получение движения. Динамическое управление связано с вычислением сил, используемых для получения движения.

Кинематические модели

Одним из простых примеров является модель, описывающая положение и ориентацию камеры. В анимации часто необходимо задавать параметры камеры таким образом, чтобы захватить разговор, отследить действие и т.д. При использовании высокоуровневых алгоритмов для управления движением объектов аниматор может быть не в состоянии предвидеть точное положение объектов в сцене во время анимационной последовательности. Вследствие этого аниматор не может точно знать, как расположить и ориентировать камеру так, чтобы захватить важное действие. В подобных случаях стандартным решением является расположение камеры и/или центра ее взгляда относительно положений одного или нескольких объектов в анимации. К примеру, центр ее взгляда может быть всегда направлен в центр масс объектов, составляющих анимацию, а положение быть таким, чтобы захватывать все объекты анимации.

Анимация объектов, состоящих из нескольких соединенных жестких частей, описывается обычно с помощью иерархических кинематических моделей. Соединения различают по количеству степеней свободы (от одной до трех). Строится древовидная модель объекта, состоящая из вершин и дуг, отвечающих соединениям и жестким частям объекта соответственно. Дерево строят таким образом, что изменение соединения, соответствующего какой-либо вершине дерева, влечет за собой изменение частей объекта и соединений между ними, соответствующих поддереву измененной вершины.

Если необходимо промоделировать изменение одного из соединений, применяют преобразование к соответствующему поддереву, последовательно обходя его вершины «в глубину» (этот процесс называют прямой кинематикой).

Бывают и обратные задачи, когда задано начальное и конечное положение одной из дуг, входящих в лист структурного дерева, и необходимо вычислить углы в соединениях, необходимые для данной конфигурации. Например, структурная модель – каркас человеческого скелета; дуга, входящая в лист – кисть руки; начальное положение – кисть находится выше уровня головы; конечное положение – кисть находится ниже уровня головы; необходимо определить, каким образом нужно развернуть плечевой и локтевой сустав, чтобы из начального положения перейти в конечное положение. Такие задачи как могут не иметь решений вовсе, так и иметь одно или несколько решений. Процесс их решения называют обратной кинематикой. Для достаточно простых соединений углы можно определить аналитически. Для более сложных механизмов, которых большинство, применяют итеративные численные методы.

Динамические модели

Кинематические модели часто не годятся для передачи реалистичного движения объектов, так как не имеют в своей основе физических законов. Динамические модели, напротив, ставят в основу реалистичную передачу реакции твердых тел на воздействие физических сил, таких как сила тяжести, вязкость, трение, силы, возникающие при столкновениях. Силы могут возникать из-за положения объектов относительно друг друга (например, силы тяжести, трения, при столкновении), или абсолютного положения объектов в задаваемых пользователем условиях (например, пользователь указал, что на объект воздействует такая-то сила извне). При воздействии на объекты силы порождают линейные и угловые ускорения, зависящие от массы объекта (линейное) и от распределения массы внутри объекта (угловое). Эти ускорения изменяют скорости объектов (линейные и угловые). Скорости изменяют положения и ориентации объектов.

Новые положения и ориентации объектов приводят к новым силам, и процесс повторяется до следующего шага по времени. На основе этого алгоритма работает большинство имитаторов воздействия физических сил на объекты.

Важной задачей, связанной с динамическими моделями, является определение наступления столкновения тел и их реакции на это столкновение. Проверка на столкновение может происходить в конкретный момент времени либо на протяжении конечного интервала времени. Эти вычисления могут быть достаточно сложными при работе со сложной геометрией. Реакцию на столкновение моделируют, основываясь на физических законах столкновения твердых тел. Есть два подхода к моделированию реакции на столкновение. Первый заключается в продолжении движения проникающего объекта в другой насколько это получится, при этом накладывая в момент проникновения соответствующие силы, возникающие при столкновении, на элементы столкновения (штрафной метод). Зачастую, при использовании такого метода проникновение может быть замечено визуально. Второй подход заключается в отходе к предыдущему моменту времени перед столкновением и придаче соответствующих сил столкновения в тот момент.

 

Основными источниками резервов повышения уровня рентабельности продукции являются увеличение суммы прибыли от реализации продукции (Р П) и снижение себестоимости товарной продукции (Р С). Для подсчета резервов может быть использована следующая формула:

где Р R - резерв роста рентабельности; R_в - рентабельность возможная; R_ф - рентабельность фактическая; П_ф - фактическая сумма прибыли; Р П - резерв роста прибыли от реализации продукции; VРП_в - возможный объем реализации продукции с учетом выявленных резервов его роста; Сi_в - возможный уровень себестоимости i-х видов продукции с учетом выявленных резервов снижения; З_ф- фактическая сумма затрат по реализованной продукции.

Резерв повышения уровня рентабельности по изделию А:

 

Резерв повышения уровня рентабельности капитала может быть подсчитан по формуле:

где БП - балансовая сумма прибыли; Р БП - резерв увеличения балансовой суммы прибыли; КL_ф — фактическая среднегодовая сумма основного и оборотного капитала; P KL — резерв сокращения суммы капитала за счет ускорения его оборачиваемости; KL_д - дополнительная сумма основного и оборотного капитала, необходимая для освоения резервов роста прибыли.

В заключение анализа финансовых результатов должны быть разработаны конкретные мероприятия по освоению выявленных резервов и система осуществления мониторинга.

Освоение резервов роста прибыли на имеющихся производственных мощностях без дополнительных капитальных вложений, а следовательно и без увеличения суммы постоянных затрат, позволит увеличить не только рентабельность работы предприятия, но и запас его финансовой прочности.

Выручка от реализации продукции увеличится за счет объема продаж на 4396 млн руб. и за счет повышения качества продукции - на 691 млн руб., всего на сумму 5087 млн руб.

Предприятие планирует также снизить себестоимость продукции на сумму 2339 млн руб., в том числе сумму постоянных затрат - на 615 млн руб.

За счет роста цен в связи с улучшением качества продукции и снижения уровня переменных затрат на единицу продукции средняя доля маржинального дохода в выручке составит 0, 467.

В результате всех этих изменений безубыточный объем продаж составит 55 400 млн руб., что на 2413 млн руб. (55 400-57 813) меньше отчетной величины (см. табл. 24.9).

 

Запас финансовой устойчивости (зона безопасности) составит

что на 5, 1 % выше отчетного уровня

 

 

Видеосвязь и мультимедиа-технологии. Основные технологии создания и воспроизведения видео. Сходство и различие компьютерного и ТВ видео. Проблема сжатия информации в мультимедиа-технологии. Методы оптимизации «тяжелого» контента

 

В последние десять лет индустрия видеоконференцсвязи демонстрирует резкий рост. Современное оборудование видеосвязи, поставляемое основными производителями, обеспечивает высококачественные изображение и звук, обладает функциональными возможностями, о которых несколько лет назад можно было только мечтать. Большие, средние и малые компании только начинают осознавать все преимущества видеосвязи: снижение расходов, реальный визуальный контакт с удаленным собеседником, возможность совместной работы с общими данными и приложениями. Хотя интерес к видеоконференциям устойчиво рос в течение последних лет, трагические события 11 сентября 2001 года его беспрецедентно обострили. Наряду с увеличением общего интереса к видеосвязи зафиксирован рост реально установленных систем. Конечно, боязнь полетов и неудобства, вызванные повышенными мерами безопасности, сами по себе были достаточными причинами для замены поездок на видеосвязь, однако вынужденное тщательное изучение возможностей видеоконференций позволило руководителям осознать другие мощные аргументы в пользу этой технологии. Многие из этих аргументов достаточно просто оценить количественно; польза других неявна и трудно поддается количественной оценке. Одна из целей настоящего документа - обрисовать как можно больше аргументов в пользу замены и дополнения традиционных методов общения видеоконференцсвязью.

Вот некоторые особенно яркие достоинства видеосвязи:

· Она позволяет вам быть одновременно в нескольких местах

· Вы получаете возможность более частого общения с коллегами и партнерами, поставщиками и заказчиками, даже не покидая свой офис

· Она предоставляет вам возможность немедленного обсуждения и принятия решения по неотложным проблемам

· «Живое» качество аудио и видео позволяет вам действовать так, как будто вы физически участвуете в обычном совещании

Она экономит ваше время, ресурсы и средства, повышает эффективность вашей деятельности и, избавляя от ненужных поездок, позволяет в полной мере насладиться жизнью.

Пять непременных составляющих образуют систему видеоконференцсвязи: камера, микрофон, монитор, громкоговоритель и кодек. Камера и микрофон «ловят» звук и изображение, кодек преобразует видео и аудио сигналы в цифровую форму, компрессирует (сжимает) их и направляет в телекоммуникационную сеть. В удаленном офисе другой кодек декомпрессирует сигналы, полученные из сети, и направляет их в монитор и громкоговоритель. Однако пользователю нет нужды знать о всех этих сложных преобразованиях: ему достаточно только набрать нужный номер и нажать “Соединение“.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: