Трехмерная графика в вебе. Текстура из фотографии

При таком способе анимации Flash автоматически создает промежуточные кадры, которые встраиваются между ключевыми кадрами, заданными вами. Это означает, что вы в одном кадре рисуете объект, потом в другом кадре производите его изменения. Созданные кадры являются ключевыми. Затем вы просите Flash рассчитать кадры, которые должны занять место между двумя ключевыми кадрами. В результате вы получаете анимацию.

Скорость и плавность анимации зависят от количества кадров, которые вы отводите под движение, а также от скорости прокрутки вашего Flash-мультфильма (movie). Скорость прокрутки мультфильма можно установить в Flash 5.0 командой Modify>Movie или клавишами +, а в Flash MX - командой Modify>Document . Параметр Frame Rate задает количество кадров, показываемых в секунду. Для высококачественной анимации скорость должна быть не меньше 25-30 кадров/с. По умолчанию скорость равна 12 кадров/с. При создании мультфильмов она обычно подбирается экспериментально, в зависимости от динамичности вашего произведения, требуемого качества, ограничений на объем файла и т. п.

Плавность и длительность задаются количеством кадров, отведенных на всю анимацию (ее фрагмент). Например, если скорость вашего мультфильма составляет 30 кадров/с, и вам нужно, чтобы совершалось перемещение объекта из одного угла картинки в другой за 2,5 с, то на движение потребуется отвести 75 кадров. В Flash есть два варианта построения промежуточных изображений:

Shape tweening - построение анимации на основе изменения формы;
Motion tweening - построение анимации на основе изменения символов.

Первый вариант используется в случаях, когда нужно обеспечить лишь плавное изменение формы объекта. Второй используется чаше всего из-за своей универсальности.

Анимация на основе изменения формы (Shape tweening)

Допустим, нужно, чтобы квадрат плавно превратился в круг, или изображение кошки плавно превратилось в изображение собаки. В таких случаях используется shape tweening (изменение формы, трансформация). При этом вы задаете два ключевых кадра на некотором расстоянии друг от друга. В рассматриваемом варианте анимации есть жесткое ограничение: анимация должна занимать отдельный слой и быть единой нарисованной фигурой (не должно быть групп или символов). После того как вы создали два ключевых кадра, сделайте активным первый из них (просто перейдите на него щелчком кнопкой мыши) и выберите в палитре Frame (вызываемой командой Windows>Panels>Frame или нажатием клавиш + ) в списке Tweening строку Shape (Форма), как показано на рисунке.

Рис. 567. Указываем вариант анимации Shape tweening

Кадры на временной шкале должны окраситься в зеленоватый цвет, а от первого кадра ко второму должна протянуться стрелка. В результате вы получите ряд промежуточных кадров, которые будут отражать переход от первой фигуры ко второй. Чтобы показать содержимое соседних кадров, нужно включить режим отображения теней. На следующем рисунке показана анимация, при которой круг плавно превращается в полумесяц.

Рис. 568. Круг плавно переходит в полумесяц. Здесь первый ключевой кадр содержит круг, а последний, 10-й кадр, - полумесяц. На рисунке показаны все кадры мультфильма

Рассмотрим параметры преобразования shape tweening. При выборе этого варианта в палитре Frame появились параметры Easing и Blend и поле ввода метки кадра Label .

Параметр Easing задает обратное экспоненциальное ускорение. Величина этого параметра может изменяться от -100 до +100. Это означает, что если вы зададите отрицательную величину в поле Easing, то движение будет происходить с положительным ускорением (скорость будет увеличиваться). И наоборот, если значение Easing положительное, анимация замедляется.

Рис. 569. Анимация с ускорением (Easing < 0)

Рис. 570. Анимация с замедлением (fusing > 0)

Параметр Blend (Переход) определяет алгоритм перехода: Distributive (Размытый) и Angular (Угловатый). Первый старается максимально смягчить, сгладить переход от одной фигуры к другой. Второй же пытается сохранить пропорции углов и отрезки прямых линий. Рекомендуется поэкспериментировать с этим параметром, чтобы понять, в каких случаях какое значение параметра лучше использовать.

Последний инструмент в анимации типа shape tweening - контрольные точки (shape hints), с помощью которых вы помогаете Flash правильно осуществить переход. Без них не обойтись при работе со сложными формами. Пользоваться контрольными точками очень легко. В первом ключевом кадре (с которого начинается анимация) вы добавляете контрольную точку (команда Modify>lransform>Add shape hint или клавиши ++). На сцене появится маленькая красная точка, обозначенная буквой латинского алфавита. Вы прикрепляете ее к той части изображения, которая двигается не так, как вы хотели. Затем вы переходите на второй ключевой кадр и прикрепляете эту же точку к части, в которую должна перейти помеченная часть в начальном кадре. Эта точка будет уже зеленого цвета, а на начальном кадре она станет желтой. Таким образом, вы можете отличать начальные и конечные контрольные точки (на одном кадре могут присутствовать и те, и другие). Удалить все точки можно с помощью команды ModifyTransform>Remove All Hints . Удалить же единственную точку можно, щелкнув на ней правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выбрав команду Remove Hint . Поскольку контрольные точки обозначаются буквами латинского алфавита, их может быть не больше 27.

На следующих двух рисунках вы можете заметить разницу между кадрами, созданными без использования контрольных точек, и кадрами, созданными с использованием таковых.

Рис. 571. Shape tweening без использования контрольных точек

Рис. 572. Shape tweening с использованием контрольных точек

При использовании анимации на основе изменения формы (shape tweening) могут модифицироваться следующие параметры фигуры:

Форма
Расположение
Размер (любые пропорции)
Угол поворота

Если вам нужно отключить shape tweening, то в палитре Frame выберите в списке Tweening значение None .

Анимация на основе изменения символов (Motion tweening)

Как уже отмечалось выше, наиболее часто используется вариант анимации motion tweening (анимация движения). В этом случае анимация строится на основе модификации символов, т. е. объектом анимации является символ. Как и в анимации shape tweening, для каждого объекта в каждый момент времени требуется один слой. В этом слое должен находиться один символ, с которым и будут происходить все изменения.

Вот какие параметры символа могут модифицироваться при использовании motion tweening:

размер (как пропорционально, так и непропорционально - отдельно высота и ширина)
наклон
расположение
угол поворота
цветовые эффекты

Включить motion tweening можно несколькими способами, а отключить - только одним. Для того чтобы включить motion tweening, нужно сделать активным начальный кадр перехода, а затем, нажав правую кнопку мыши, в контекстном меню выбрать команду Create motion tween , либо выбрать команду Insert>Create motion tween ). Универсальный способ включения/выключения motion tweening- в палитре Frame выбрать значение в списке Tweening .

Параметры анимации:

Easing - задает обратное экспоненциальное ускорение; работает так же, как и в shape tweening;
Rotate - позволяет управлять вращением:
- Auto - заставляет Flash автоматически пытаться определить количество витков;
- CW - задает вращение по часовой стрелке;
- CCW - задает вращение против часовой стрелки; при этом в ставшем доступном поле справа можно ввести количество оборотов (можно использовать только целые значения или отключить вращение, выбрав в списке Rotate значение None).
Options - дополнительные параметры:
- Orient to path - поворачивает символ в соответствии с направляющей линией;
- Snap - привязывает символ к направляющей линии;
- В случаях, когда количество кадров основной сцены не кратно количеству кадров символа, флажок Synchronize (Синхронизировать) позволяет синхронизировать эти две анимации.

Направляющие слои

Движение объекта можно организовать с помощью направляющего слоя. В направляющем слое рисуется траектория, по которой должен дв"игаться объект, затем к ней привязывается сам объект, а направляющий слой вместе с траекторией делается невидимым. В общем случае в качестве объекта может выступать символ типа Movie clip , т. е. некоторый мультфильм, или даже группа объектов различных типов. Рассмотрим простой пример, в котором по произвольной кривой перемещается изображение стрелки.

В слое, который назовем Стрелка , нарисуем объект в виде стрелки и преобразуем его в символ типа Graphic . В более общем случае в качестве объекта может выступать символ типа Movie Clip , т. е. некоторый мультфильм или даже группа объектов различных типов.

Рис. 574. Объект в виде стрелки, который должен двигаться

Далее, щелкнем правой кнопкой мыши на имени слоя Стрелка и в контекстном меню выберем команду Add Motion Guide (Добавить направляющую движения). В результате в списке слоев появится новый слой Guide: Стрелка с характерным значком слева от его имени. Это и есть направляющий слой (guide layer). Слой, находящийся в списке непосредственно под ним, является направляемым (guided). В направляющем слое нарисуем траекторию движения. Для этого можно использовать любой инструмент рисования линий, например, «Карандаш» (Pencil) . Главное, чтобы траектория была линией (контуром), а не областью заливки.
Выделим наш объект в виде стрелки и переместим его на начало траектории. При перемещении в центре изображения объекта появится кружок, который должен попасть на линию траектории и как бы зацепиться за нее. Этим мы привязываем объект к траектории.

На временной шкале выберем кадр, соответствующий окончанию движения по траектории (в нашем примере это 30-й кадр). Сделаем его ключевым. Это нужно сделать сначала в направляющем слое, а затем - в направляемом.

Убедимся, что активным является направляемый слой (в нашем примере это слой Стрелка). Перетащим объект на конец траектории, а затем вернемся к первому кадру в этом же слое. Создадим анимацию (команда Insert Motion Tween ). В общих чертах организация движения по направляющей траектории завершена.

Рис. 576. Задание параметров движения по траектории

Рис. 577. Движение объекта с его ориентацией вдоль траектории

Чтобы траектория движения была невидимой, достаточно сделать невидимым направляющий слой. Если вы хотите, чтобы объект ориентировался вдоль траектории, установите для первого кадра слоя с объектом свойство Orient to Path . Ускорение или замедление движения по траектории определяется параметром Easing .

Если направляющий слой уже существует, то любой слой можно сделать направляемым. Для этого достаточно либо просто перетащить его имя в списке слоев непосредственно под имя направляющего слоя, либо создать новый слой, расположенный ниже направляющего, и установить тип этого слоя Normal .

Слои-маски

Содержимое слоя можно рассматривать через отверстие, скрыв все остальное. Для этого служит так называемый слой-маска - особый тип слоя, содержащий собственно маску. Маска (отверстие или окно просмотра) может быть создана на основе объектов различных типов: области заливки, текстового поля, экземпляра графического символа и даже мультфильма. Маску можно заставить изменять свою форму или перемещаться. Однако нельзя применять слои-маски внутри кнопок.
Маска представляет собой слой, в котором любая область заливки интерпретируется как отверстие, через которое виден нижележащий слой. При этом цвет заливки, градиент и контур игнорируются. По умолчанию слой-маска закрывает (маскирует) только тот слой, который лежит непосредственно под ним.
Рассмотрим создание простой маски на основе области заливки. Создадим сначала маскируемый слой. Назовем его Фон. Мы импортировали в него растровую картинку из пакета Photoshop 7.O. Далее, создадим слой-маску. Для этого достаточно щелкнуть на кнопке со знаком «+» внизу списка слоев. Назовем его Маска. В этом слое нарисуем какую-нибудь фигуру и зальем ее каким-нибудь цветом, т. е. создадим область заливки. Мы нарисовали овал, а затем трансформировали его с помощью инструмента Subselect (белая стрелка). Теперь укажем, что данный слой является слоем-маской. Для этого достаточно щелкнуть правой кнопкой мыши на его имени и в контекстном меню выбрать команду Mask (Маска). При этом слева от имени слоя-маски и маскируемого слоя появятся характерные значки, и оба слоя будут заблокированы (справа от их имен появятся изображения замков). Маскирование вступит в силу, ивы увидите на рабочей области лишь участок фона, который накрывается фигурой слоя-маски.
Чтобы перейти в режим редактирования маски и увидеть как фон, так и просмотровое окно маски, разблокируйте слой-маску (щелкните на соответствующем изображении замка) В режиме редактирования можно изменить форму, расположение и даже количество просмотровых окон маски.
В общем случае можно маскировать несколько слоев, а не только тот, который находится непосредственно под слоем-маской. Если необходимо сделать какой-либо слой маскируемым, то его прежде всего следует расположить ниже слоя-маски, а затем в свойствах этого слоя установить переключатель Masked (Маскируемый). Наоборот, чтобы вывести слой из-под маски, установите этот переключатель Normal.

Итак, мы рассмотрели простейший способ создания маски. Зачем нужны маски? Маска в статическом виде является инструментом для создания коллажей.
Здесь мы не будем останавливаться на том, в каких случаях и зачем может потребоваться скрывать что-то из уже имеющегося, чтобы оставшееся предстало в интересном или нужном нам виде.

Рис. 578. Маска в режиме редактирования. Чтобы увидеть действие маски, установите блокировку слоя-маски (замок)

Рис. 579. Вид сцены при включенном режиме маскирования: слой-маска заблокирован (замок). Фон виден только через просмотровое окно маски

Наиболее интересные и полезные эффекты применения масок получаются при их анимировании: просмотровые окна масок могут изменять свою форму и перемещаться на фоне маскируемых слоев. Именно поэтому они и находят широкое применение в мультфильмах. Раскрывающиеся меню, рябь на воде, метаморфозы облаков, движение губ при разговоре - все это можно сделать с помощью аними-рованных масок.

Теперь рассмотрим создание анимированных масок. По существу, анимиро-ванная маска - это маска, просмотровое окно которой либо изменяет свою форму, либо перемещается в рабочей области. Вы можете создать несколько просмотровых окон, но все они должны быть сгруппированы в единый объект с помощью команды Modify>Groupe (Модифицировать>Группировать).

Для слоя-маски создадим анимацию движения. Сначала сделаем перемещение просмотрового окна в слое-маске. В нашем примере в качестве последнего выбран 20-й кадр (он является ключевым). В слое-маске перемещаем фигуру просмотрового окна на новое место. Возвращаемся к первому кадру и выполняем команду Insert>Create Motion Tween (Вставить>Создать анимацию движения). В результате между первым и последним кадрами появится стрелка. Чтобы анимация получилась, советуем вам сначала выделить фигуру просмотрового окна, а затем применить к ней команду группировки Modify>Groupe . Мы уже отмечали это обстоятельство при рассмотрении направляющих слоев. Если что-то не так, между первым и последним кадрами вместо стрелки появляется штриховая линия. Затем в маскируемом слое вставьте кадр на 20-ю позицию. Это может быть обычный, не обязательно ключевой, кадр. Заблокируйте слои и нажмите клавишу , чтобы увидеть маску в действии.

Рис. 581. Временная шкала при создании перемещающейся маски и вид рабочего поля в режиме редактирования (слои разблокированы)

В Flash MX создание анимации несколько отличается от того, как это делается в Flash 5.O. Эти отличия мы уже рассматривали в разделе данной главы. Их суть заключается в выборе подходящих значений свойств кадра в палитре Properties (Свойства).

Просмотровое окно маски может изменять форму. Для этого вместо motion tweening (Анимация движения) следует использовать shape tweening (Анимация формы). Для этого в свойствах первого кадра следует выбрать в раскрывающемся списке Tweening значение Shape (Форма). Значение Distributive (Размытый) параметра Blend (Переход) позволяет получить более сглаженные промежуточные кадры; значение Angular (Угловатый) этого же параметра позволяет сохранить в промежуточных кадрах углы и отрезки прямых линий.

Особенность анимации на основе изменения формы состоит в том, что к трансформируемому объекту не следует применять операцию группировки, как это делается при создании анимации движения. Наилучший визуальный эффект при трансформации достигается, если трансформируется только один объект. Если необходимо трансформировать несколько объектов, то расположите их в одном слое.

В Flash MX анимация типа трансформации производится аналогичным образом. Особенность заключается в том, что свойства первого кадра устанавливаются в палитре Properties (Свойства).

Интересные визуальные эффекты получаются, когда под маской находятся несколько фоновых слоев. Рассмотрим случай, когда требуется лучом фонарика осветить какое-нибудь темное изображение. В нашем примере это растровая картинка - фрагмент интерьера сельского дома. Очевидно, что в слое-маске можно использовать круглое просмотровое окно, которое будет имитировать световое пятно. Далее, нам потребуются два слоя, содержащие идентичные изображения, отличающиеся друг от друга только тем, что одно из них светлее другого. Эти изображения можно получить из одного и того же файла путем коррекции яркости и контрастности в каком-нибудь растровом графическом редакторе, например, в Photoshop. Светлое изображение поместим в слой непосредственно под слоем-маской, а темное изображение - в слое, расположенном еще ниже. Картинки в этих двух слоях должны быть расположены так, чтобы одна полностью накрывала другую. Маскируемым будет слой со светлым изображением.

Рис. 582. Картинки в разных слоях должны быть совмещены так, чтобы более светлая накрывала темную

Слой-маска будет содержать перемещающееся круглое просмотровое окно. В режиме просмотра этот круг будет перемещаться по темному изображению, ос-зетляя тот его участок, над которым находится. Таким образом, создается визу-шьный эффект перемещения луча от фонарика.

Рис. 583. Использование маски для создания эффекта перемещения луча от фонарика

Другой способ создания анимаций на основе масок состоит в том, что окно маски остается неподвижным, а элементы маскируемого слоя перемещаются. Таким образом можно создать, например, эффект изменения пейзажа за окном движущегося поезда, или бегущие титры. Если, скажем, создать группу из нескольких просмотровых окон (несколько областей заливки, сгруппированных в один объект), то при соответствующем выборе маскируемого изображения и фона можно создать иллюзию движущихся и изменяющихся по форме облаков или морских волн. Наконец, можно перемещать одновременно как объекты маскируемого слоя, так и просмотровые окна.

Рассмотрим пример, в котором маска неподвижна, а картинка в маскируемом слое перемещается. На исходной картинке, которая является фоном всей композиции, изображены дюна и облачное небо. Мы хотим, чтобы облака перемещались. С этой целью мы поместили в маскируемый слой растянутое по ширине исходное изображение, а просмотровое окно маски сделали так, чтобы оно совпадало с участком неба на исходной картинке. Растянутое изображение в маскируемом слое перемещается по горизонтали. При этом в окно маски попадает только небо, а дюна маскируется. Ширина растянутого изображения должна быть такой, чтобы к окончанию движения его левый край совпадал елевым краем фоновой картинки. Конечно, в качестве перемещающегося изображения можно было бы взять только полосу с облаками, но наш способ оказался в данном случае более быстрым: мы просто скопировали исходную картинку в маскируемый слой и применили к ней команду Scale.

Рис. 584. Создание эффекта плывущих облаков на основе неподвижного просмотрового окна маски и перемещающегося маскируемого слоя

Цветовые эффекты

Motion tweening позволяет использовать различные цветовые эффекты применительно ко всему символу. Эта возможность отсутствует у shape tweening.
В Flash 5.0, для того чтобы применить эффект к символу, нужно выделить этот символ и на палитре эффектов, открываемой командой Windows>Panels>Effects , выбрать нужный эффект (см. рисунки).

Рис. 587. Точная установка всех составляющих цвета (Advanced)

Рис. 588. Установка прозрачности (Alpha)

В Flash MX аналогичные эффекты выбираются в раскрывающемся списке Color (Цвет) в палитре Properties (Свойства).

Рис. 589. Установка эффектов в палитре Properties в Flash MX

Веб-технологии прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Мы проводим во всемирной паутине достаточно большое количество времени - смотрим новости, совершаем покупки, общаемся и работаем. Индустрия услуг и развлечений в сети Интернет стремительно развивается, ведущие разработчики программного обеспечения улучшают поддержку трехмерной графики в своих продуктах. Традиционно ее поддержка ограничивалась высокопроизводительными компьютерами или специализированными игровыми консолями, а программирование требовало применения сложных алгоритмов. Однако благодаря росту производительности персональных компьютеров и расширению возможностей браузеров стало возможным создание и отображение трехмерной графики с применением веб-технологий.

В отличие от других технологий для работы с трехмерной графикой (таких как OpenGL и Direct3D), WebGL предназначена для использования в веб-страницах и не требует установки специализированных расширений или библиотек. Одно из преимуществ WebGL - приложения конструируются как веб-страницы, то есть одна и та же программа будет успешно выполняться на самых разных устройствах (к примеру, на смартфонах, планшетных компьютерах и игровых консолях). Это означает, что WebGL будет оказывать все более усиливающееся влияние на сообщество разработчиков и станет одним из основных инструментов программирования графики.

Достоинства WebGL

С развитием HTML разработчики получили возможность создавать все более сложные веб-приложения. На заре своего развития язык HTML предлагал только возможность отображения статического контента, но с добавлением поддержки JavaScript стало возможным реализовывать более сложные взаимодействия элементов и отображения динамического контента. Внедрение стандарта HTML5 позволило использовать новые возможности, включая поддержку двухмерной графики в виде тега canvas. Создание технологии WebGL позволило отображать и манипулировать трехмерной графикой на веб-страницах с помощью JavaScript. При помощи WebGL разработчики могут создавать совершенно новые пользовательские интерфейсы, трехмерные игры и использовать трехмерную графику для визуализации различной информации. Несмотря на внушительные возможности, WebGL отличается от других технологий доступностью и простотой использования, что способствует ее быстрому распространению.

Поддержка браузерами

В настоящий момент WebGL поддерживается следующими браузерами:

Десктопные браузеры

Mozilla Firefox (с 4-й версии)
Google Chrome (с 9-й версии)
Safari (с 6-й версии, по умолчанию поддержка WebGL отключена)
Opera (с 12-й версии, по умолчанию поддержка WebGL отключена)
IE (с 11-й версии, для других версий можно воспользоваться сторонними плагинами, например, IEWebGL)

Мобильные браузеры и платформы

Android-браузер (поддерживает WebGL только на некоторых устройствах)
Opera Mobile (начиная с 12-й версии и только для ОС Android)
IOS (полная поддержка с версии 8.1)
Firefox for mobile (с 4-й версии)
Google Chrome для Android (с 25-й версии)

Преимущества использования WebGL:

Кроссбраузерность и отсутствие привязки к определенной платформе. Windows, MacOS, Linux - все это неважно, главное, чтобы ваш браузер поддерживал WebGL.
Использование языка JavaScript, который достаточно распространен.
Автоматическое управление памятью. В отличие от OpenGL, в WebGL не надо выполнять специальные действия для выделения и очистки памяти.
Поскольку WebGL для рендеринга графики использует графический процессор на видеокарте (GPU), для этой технологии характерна высокая производительность, которая сравнима с производительностью нативных приложений.

История создания

Наиболее распространенными технологиями отображения компьютерной графики на персональных компьютерах являются Direct3D и OpenGL.

Direct3D - составная часть пакета технологий Microsoft DirectX.

Альтернативная ей технология OpenGL, благодаря ее открытости, получила гораздо более широкое распространение. Реализации OpenGL доступны для различных операционных систем и аппаратных платформ. Спецификация OpenGL была разработана компанией Silicon Graphics Inc. и опубликована как открытый стандарт в 1992 году. Технология оказала огромное влияние на развитие трехмерной графики.

WebGL уходит корнями в OpenGL, однако назвать его прямым потомком нельзя. Непосредственным прототипом WebGL принято считать OpenGL ES (for Embedded Systems для встраиваемых систем), создана в 2003--2004 годах и обновлена в 2007-м (ES 2.0) и в 2012-м (ES 3.0) годах. Переход к версии OpenGL 2.0 обозначился появлением новой важной особенности - поддержкой программных шейдеров. Эта поддержка была перенесена в OpenGL ES 2.0 и стала одним из основных элементов спецификации WebGL 1.0.

В начале 2009 года консорциум Khronos Group (некоммерческий промышленный консорциум, образованный для разработки, публикации и продвижения различных открытых стандартов) учредил рабочую группу WebGL и запустил процесс стандартизации WebGL на основе OpenGL ES 2.0. В 2011-м под его эгидой была выпущена первая версия WebGL. Однако в июне того же года корпорация Microsoft выразила свою обеспокоенность безопасностью технологии WebGL, сославшись на чрезмерные права доступа к оборудованию и ненадежность механизмов защиты. Вице-президент Mozilla Марк Шавер отверг критику Microsoft, назвав опасения преувеличенными. В то время корпорация Microsoft обладала собственной 3D веб-технологией Silverlight 5, основанной на тех же принципах, что и WebGL, которую, тем не менее, корпорация считала достаточно надежной. Позднее Microsoft изменила своё отношение к технологии WebGL, реализовав её поддержку в своем браузере Internet Explorer 11. Корпорация Apple приняла решение о поддержке WebGL в браузере Safari на конференции WWDC в 2014 году.

Обзор фреймворков для разработки на WebGL

Технология WebGL использует низкоуровневое API, этот аспект облегчает внедрение технологии разработчиками браузеров в свои продукты, но создает достаточно большие трудности при создании интерфейсов. Большое количество времени и сил было вложено в разработку библиотек, фреймворков и сторонних программных средств, которые упростили работу разработчикам сайтов.

Достаточно именитая библиотека для разработки приложений с использованием WebGL. Библиотека ориентирована больше на динамическое изменение сцены. Однако последние изменения в репозитории датированы 2014 годом, поэтому есть причины усомниться в актуальности библиотеки на сегодняшний день.

Неполный список функций:

Покадровая анимация
Поддержка общего освещения, направленного освещения (spot) и точечных источников света
Поддержка карты нормалей
Анимирование материалов
Скелетная анимация
Поддержка формата Collada
Поддержка карт смещения
Рендеринг текста
Туман
Глубина теней
Карты окружения
Отражение / преломление
Анимация Collada
2d фильтры
Culling - удаления скрытых частей сцены из процесса обработки
Поддержка LOD - уровни детализации объекта
Физика

Библиотека Three JS

Наиболее популярная и активно развивающаяся библиотека на сегодняшний день. Подробная и доступная документация и огромное количество рабочих примеров делают эту библиотеку одним из лидеров среди аналогичных систем.

Неполный список функций:

Рендереры - Canvas, SVG или WebGL
Добавление и удаление объектов в режиме реального времени
Туман
Перспективная или ортографическая камеры
Каркасная анимация, различные виды кинематики, покадровая анимация
Несколько типов источников света - внешний, направленный, точечный
Брошенные и полученные тени
Шейдеры (GLSL)
Объекты - сети, частицы, спрайты, линии, скелетная анимация и так далее
Множество предустановленных типов геометрии - плоскость, куб, сфера, тор, 3D текст и так далее
Активная поддержка модификаторов - ткань, выдавливание
Возможность загрузки множества типов данных - двоичный, изображения, JSON и сцена
Экспорт и импорт обьектов Blender, openCTM, FBX, 3D Studio Max и Wavefront .obj файл

Библиотека Babylon JS

Библиотека с открытым исходным кодом для создания полноценных 3D приложений и игр, работающих в веб-браузере без использования сторонних плагинов и расширений. Babylon JS по своим возможностям близок к ThreeJS, однако имеет в своем арсенале некоторые встроенные функции, недоступные в Three JS из коробки. К таким приятным особенностям относятся встроенный физический движок oimo.js - достаточно простой способ создать реалистичный ландшафт, используя карту высот. Разумеется, в three js также присутствуют такие возможности, но реализованы они при помощи различных дополнительных приложений. Однако за функциональность библиотеки приходиться платить нескромным весом в 800 кб.

Список функций:

Сцена - использование готовых мешей, туман, скайбоксы
Физический движок (модуль oimo.js)
Сглаживание
Анимационный движок
Звуковой движок
Система частиц (партиклов)
Аппаратное масштабирование
Поддержка LOD-ов
Автоматическая оптимизация сцены
Панель отладки
4 источника освещения - точечный, излучаемый повсюду, прожектор и реалистичное
Пользовательские материалы и шейдеры
Широкие возможности текстурирования
Блики
9 видов камеры, в том числе и для сенсорного управления
Экспортеры для 3ds Max, Blender, Unity3D, Cheetah 3d
Карта высот

Все более активное внедрение компьютерной графики в повседневную деятельность пользователей требует от разработчиков освоения новых горизонтов. Разумеется, различные задачи требуют индивидуального подхода к реализации приложений. Представленные в статье библиотеки - это всего лишь вершина айсберга.

Каждый разработчик может выбрать библиотеку под свои конкретные нужды - кому-то важна скелетная анимация, кому-то - реалистичный свет или физика, а кто-то является действительно ортодоксальным профессионалом, который не признает ничего кроме чистейшего WebGL API и пишет шейдеры в блокноте. Однако всех объединяет желание создать качественные, легкие и производительные веб-приложения, активно использующие возможности трехмерной графики.

Графика на WEB ‑страницах

Введение

Безопасная палитра

Некоторые форматы записи графики на Web‑страницах

Типовые графические элементы Web‑страниц

Введение

Визуальное представление позволяет осуществлять наиболее быструю передачу информации, обеспечивая также быстрое её восприятие наблюдателем (читателем) как непосредственно, так и с использованием принятых в мировой культуре источников информации (книги, газеты, кино, телевидение, Интернет). Манипулируя цветом, контрастом и символами, можно за долю секунды вызвать у наблюдателя ощущение тепла либо холода, спокойствия или напряженности, а вместе с тем даже передать некоторые сведения. Важную роль в графической передаче информации играют ассоциации – определённые образы, всплывающие в сознании пользователя в моменты, когда он видит некоторые символы или систему графических объектов.

Стиль Интернет-сайта определяется сочетанием текста, графики и активных элементов (формуляры, диалоговые окна, мультимедиа). Существенным является также подбор компонентов, их свойств (размер, цвет) и способов размещения на странице.

Цвета

В настоящее время RGB является самым популярным способом задания цвета и практически в каждой графической программе существует возможность описания цвета этим форматом. Комбинация трёх однобайтовых значений (24 бита) позволяет определить 16,7 млн. цветов (точнее 2 24).

HSL (Hue, Saturation, Luminance, т.е. оттенок, насыщение, яркость) – это палитра красок, определяемых сочетанием не основных цветов (как это имеет место для RGB), а оттенка, насыщения и яркости. Этот условный способ описания цвета намного более интуитивен и близок естественному восприятию цветов человеком. Значительно легче изменить оранжевый цвет на жёлтый, изменяя оттенок, насыщение и яркость, чем подбирать нужное сочетание красного, зелёного и синего.

· CMY, CMYK

Палитра CMY (Cyan, Magenta, Yellow, т.е. сине-зелёный, пурпурный, жёлтый) – ещё один способ определения цвета. Он составляет альтернативу RGB. Палитра CMY, расширенная черным цветом, обозначается CMYK и повсеместно применяется печатающими устройствами.

Безопасная цветовая палитра

Безопасная цветовая палитра – это набор из 216 цветов, общих для всех инструментальных платформ. Каждый из них может быть задан однобайтовым кодом. Их 216 потому, что 8‑битовое определение позволяет задать 256 цветов (2 8). Однако принято, чтобы поле в 40 и цветов было зарезервировано для операционной системы, тогда 216 цветов остаются для применения в прикладных программах пользователей. Картинки, отображаемые на мониторах компьютеров, способных правильно передать 256 цветов (8-битовая графика), отображаются правильно (и предсказуемо) и при условии применения 216 безопасных цветов. Остальные краски передаются как смесь компонентов из безопасной палитры.

Вопрос адекватного отражения цветов имел большое значение несколько лет назад, когда в повсеместном использовании были компьютеры с 8-битовой графической картой. Хорошим тоном считалось применение на Web‑страницах именно безопасного цветового набора. Теперь же мы все пользуемся 24-битовой графикой. Поэтому кажется более целесообразным использовать всю полноту возможностей, представляемых современными компьютерами, и применять на Web‑страницах различные сочетания цветов, в том числе и тех, что выходят за рамки безопасной палитры.

Некоторые форматы записи графики на Web ‑страницах

GIF (GraphicInterchangeFormat – Графический формат обмена) – один из первых графических форматов. Он и сегодня продолжает оставаться самым часто применяемым форматом записи графики и простой анимации для Интернет-сайтов. Формат GIF разработан фирмой CompuServ (онлайновая информационная служба). В 1987 году вышла его первая версия GIF‑87. Дальнейшая работа над расширением возможностей записи изображений увенчалась созданием новой версии GIF‑89а. В этой новой версии появились возможности определения выбранного цвета как прозрачного, чересстрочной загрузки и записи анимации. Важным достоинством формата GIF является его универсальность – на сегодняшний день все Интернет-браузеры поддерживают отбражение картинок в формате GIF.

Графика, записанная в формате GIF, компрессируется с использованием алгоритмов LZW (Lempel-Ziv-Welch). Этот алгоритм безутратной компрессии (сжатия), основанный на устранении избыточности информации, поэтому картинка отображается на 100% в соответствии с оригиналом. Компрессия заключается в отыскании повторяющихся последовательностей точек и записи информации о размерах этой последовательности и месте её начала. Этот способ позволяет значительно снизить размер файлов при записи изображений, имеющих довольно большие одноцветные участки.

GIF‑89а состоит: из заголовка и блоков данных. В заголовке отображаются: версия формата GIF, предпочтительные параметры картинки – высота, ширина, размер палитры, разрешение, цвет фона. Отдельные байты содержат информацию о глобальной цветовой палитре – каждый цвет это 3-байтовое значение, которым задаётся цветовое сочетание RGB. За заголовком следуют контрольные блоки, блоки изображения и дополнительные блоки.

1) В контрольном блоке находится информация о продолжительности экспозиции (времени показа на экране) и способе перехода от картинки к картинке. Формат GIF‑89а позволяет записывать много изображений в одном файле и задавать значения экспозиции и цикличности анимации.

2) Блоки изображения (их может быть несколько, если в файле записана анимация) содержат детальное описание параметров картинки, локальную цветовую палитру (если она отличается от глобальной палитры) и компрессированные данные о последовательностях точек изображения.

3) Дополнительный блок содержит данные, которые не отображаются, например комментарий, связанный с данной картинкой.

Ограничением формата GIF является размер цветовой палитры – максимум 256 цветов, то есть цветовая палитра может иметь размер от 2 1 по 2 8 , или 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и 256 цветов. На практике это означает, что если на картинке появляется 7 цветов, то при использовании палитры размером 16 цветов часть полей палитры остаётся не задействованными. В этом случае редукция цветовой палитры до величины 8 не приведёт к потере качества, но позволит уменьшить размер файла записи картинки. Операция сужения цветовой палитры – обычная опция записи файла в формате GIF.

Кодировка LZW позволяет воспроизвести компрессированное изображение точно таким, каким оно было до компрессии. Подобные алгоритмы компрессии называются «безутратными», в отличие от «утратных» алгоритмов, которые предполагают потерю части информации об изображении. Сжатие LZW уменьшает размер файла GIF так эффективно, что на практике становится невыгодной дополнительная архивация и компрессия файлов этого типа программами ZIP, ARJи т.п. сжатием изображения занимаются графические программы.

В 1990 году Объединенной группой экспертов в области фотографии (JointPhotographicExpertGroup, JPEG) была предложена схема сжатия, которая впоследствии завоевала всеобщее признание, как стандартный метод обработки неподвижных изображений. JPEG – это алгоритм сжатия изображений. Но общепринятым стало применение названия JPEG к файлам, записанным в формате JFIF (JPEGFileInterchangeFormat). JPEG (или JFIF) – это формат записи изображений, применяемых как на Интернет-сайтах, так и для типографской печати, а также в цифровой фотографии.

Процесс компрессии изображения в формате JPEG идет в несколько этапов:

1) Если нужно, то сначала происходит конвертация данных о точках изображения из системы RGB в систему YCbCr, которая аналогична HSL, позволяет выразить яркость цвета.

2) Уменьшение в два раза ширины шкалы Cb и Cr (свойства цвета) при сохранении оригинальной шкалы яркости Y. Сужение шкалы происходит путём усреднения значений Cb и Cr соседних пикселей.

3) Анализ блоков изображения: 8*8 пикселей. С помощью дискретного косинусного преобразования (ДКП) производится округление значений изменения яркости цвета.

4) Массив данных, которым приближённо описывается оригинальное изображение, может быть подвергнут очередной компрессии (на этот раз безутратной), поскольку в результате округления появилось много одинаковых значений.

Выгодой алгоритма компрессии, применяемого в формате JPEG, особенно ощутим при обработке больших многоцветных изображений (например, фотоснимков). Для малых изображений (иконок) или картинок с преобладанием одного цвета лучше применять формат GIF.

Формат JPEG не поддерживает чересстрочную загрузку, но здесь есть возможность записи файла в прогрессивной форме. Просмотр крупного файла, записанного в прогрессивной форме JPEG, предполагает быстрое отображение картинки худшего качества, постепенное улучшение которого происходит по мере считывания очередных порций файловой информации. Это имеет большое значение для тех, кто публикует фотоснимки, карты и т.п. Быстрый просмотр картинки немного худшего качества даёт возможность решить, стоит ли ожидать дальнейшей загрузки, или можно прервать передачу изображения в браузер.

Формат BMP (Bitmap, Битовая карта) является очень простым способом записи графики для применения в системе Windows.

Вообще, этот формат в Интернете не применяется. BMP – это внутренняя графическая система Windows. В частности, в этом формате записываются «копии экрана». Достаточно нажать клавиши , чтобы в системном буфере оказалось изображение, в данный момент находящееся на экране. В формате BMP не предполагается компрессия данных, вернее, могут быть скопрессированы только элементы 4- и 8-битовой графики. В таких случаях архивация данных происходит по принципу групповой компрессии – оттискивания соседних точек одинакового цвета и замещение последовательности идентичных данных парой значений, представляющих индекс цвета на палитре и количество пикселей данного цвета в последовательности. При отсутствии компрессии размер файлов, записанных в этом формате, очень велик. К тому же этот формат не поддерживается многими браузерами, а это значит, что часть интернавтов не увидит у себя на экране картинки, записанной в формате BMP. Этот формат конкретно поддерживает InternetExplorer. Существенный недостаток формата BMP – слишком большой размер создаваемых файлов.

Web-страница мертва без графики. Графические изображения применяются для иллюстрации текстов. Но пользователям стало надоедать десятками минут дожидаться окончания загрузки какой-нибудь странички, на которую они и заглянули-то, чтобы узнать текущий курс доллара по отношению к немецкой марке или выяснить прогноз погоды на завтра. Поэтому вопрос объема графики назрел.

Графические компоненты Web-страниц по назначению можно условно разделить на три обширные категории:

иллюстративная графика, включая дополняющие текст фотографии, пояснительные рисунки, чертежи и схемы,

функциональная графика, представляющая собой элементы управления сайтом (кнопки навигации, счетчики и элементы интерактивных форм) и, наконец,

декоративная графика - элементы дизайна страницы, включенные в нее «для красоты» и не несущие информационной нагрузки (фоновые рисунки, линии-разделители, выполненные в виде графических файлов заголовки и многое другое).

Графический формат gif

В далеком 1978 году двое израильских исследователей Якоб Зив (Jacob Ziv)и Абрахам Лемпел (Abraham Lempel) разработали принципиально новый для того времени алгоритм сжатия информации без потери данных, которому, немудрствуя лукаво, дали полученное из сокращения собственных фамилий и даты завершения своего проекта название: LZ78. Информация о принципах построения этого алгоритма была общедоступной, и спустя несколько лет американский программист Терри Уэлч (Terry Welch) усовершенствовал его, добавил в обозначение первую букву своей фамилии и запатентовал новый алгоритм под названием LZW, также предоставив свою разработку для использования всем желающим.

Одним из таких «желающих» оказался сотрудник компании CompuServe Inc.Боб Берри (Bob Berry), взявший LZW в качестве основы для созданного им в 1987 году принципиально нового графического формата GIF (Graphic Interchange Format). Созданная Терри Уэлчем компания Unisys, которой и принадлежали авторские права на алгоритм LZW, взимала плату за его использование только с производителей аппаратного обеспечения для компьютеров, в котором применялся данный стандарт, например, с изготовителей модемов. Разработчики программного обеспечения «комиссионными сборами» не облагались.

Однако зимой 1994 года компания Unisys, начавшая испытывать финансовые проблемы, объявила LZW коммерческим стандартом, использование которого требует оплаты. Это автоматически сделало GIF единственным в мире «платным» графическим форматом, что вызвало волну недовольства среди пользователей Интернета, поскольку практически на всех современных Web-сайтах так или иначе применяются элементы GIF. Тем не менее, GIF чрезвычайно широко используется в Интернете и сейчас, причем пользователи не обязаны оплачивать кому бы то ни было возможность разместить на своей страничке изображение в данном формате, так как упомянутые выше финансовые претензии касаются, в первую очередь, производителей работающего с GIF программного обеспечения. Ситуация с дальнейшей судьбой этого стандарта до сих пор остается не разрешенной.

Благодаря возможностям алгоритма LZW стандарт GIF позволяет значительно сокращать объем итогового графического файла по сравнению с исходным изображением. Достигается это методом смешения сходных оттенков в один. Если, например, в составе рисунка имеется участок, состоящий из нескольких сходных полутонов, к примеру, голубого, светло-голубого и темно-голубого цвета, они будут кодированы одним оттенком - голубым. Информация об изображении в файле стандарта GIF записывается построчно, то есть представляет собой массив описаний строк высотой в один пиксел. Именно это свойство GIF, а также то, что данный формат оперирует фиксированной, так называемой индексированной палитрой, причем число цветов в этой палитре не превышает 256,явилось основой для появления двух простых правил, применяющихся в современномWeb-дизайне. Вот они.

ВНИМАНИЕ Стандарт GIF используется в документах HTML только для отображения так называемой бизнес-графики: диаграмм, логотипов, кнопок, разделительных линий, других элементов оформления страницы. Для размещения на Web-сайте фотографий, репродукций картин и изображений с большим количеством цветов и цветовых переходов используется стандарт JPEG.

В упрощенном виде данный закон «Web-мастерства» можно сформулировать так: если изображение рисованное, его следует представлять в стандарте GIF, во всех остальных случаях лучше воспользоваться JPEG.

ВНИМАНИЕ Подготавливая рисунок для сохранения его в формате GIF, необходимо избегать следующих художественных приемов: градиентных заливок, размытий, постепенных цветовых переходов с множеством оттенков, а также графических фильтров, обеспечивающих неравномерное смешение нескольких цветов на одном участке изображения, например, эффектов изменения интенсивности освещения, подобных фильтру «блик» редактора Adobe Photoshop.

Это правило продиктовано тем, что алгоритм замещения схожих оттенков одним в формате GIF далеко не всегда работает корректно. Правильнее было бы, наверное, сказать «работает некорректно почти всегда». Поэтому участки со множеством различных оттенков на небольшом физическом пространстве рисунка после сохранения изображения в индексированной палитре будут выглядеть смазанными и «грязными». Этого можно избежать, применяя в своей иллюстрации по возможности однотонные и контрастные цвета. Одно из замечательных свойств стандарта GIF - его уникальная особенность, названная разработчиками «interlace», или, по-русски, «черессторность». Она позволяет загружать картинку с сервера в клиентский браузер не целиком, а частями, причем процедура считывания файла выглядит следующим образом: сначала на экране отображаются первая, пятая и десятая строки, составляющие изображение, затем - вторая, шестая и одиннадцатая и т. д. Таким образом, для пользователя создается иллюзия постепенной загрузки графического элемента: картинка как бы медленно «проявляется» на странице, что иногда бывает очень полезно при включении в документ изображений большого размера -психологически зрителю легче дождаться полной прорисовки иллюстрации, чем несколько минут скучать перед пустым экраном. К тому же еще до полной загрузки файла пользователь может оценить приблизительное содержимое картинки и решить, стоит ли ему дожидаться ее полной прорисовки или нет.

Через несколько лет после создания стандарта GIF, в 1989 году, компания CompuServe выпустила новую версию этого графического формата, получившую название GIF89a. Данная модификация включает в себя еще две уникальные особенности, широко использующиеся в современном Интернете. Первая называется «transparency» и подразумевает создание для изображения прозрачного фона методом сохранения вместе с файлом так называемого альфа-канала, представляющего собой маску прозрачности рисунка. Цвета, помеченные в альфа-канале как прозрачные, станут невидимы в браузерах и большинстве других программ, предназначенных для просмотра изображений. Эта функция необходима, например, при размещении картинок неправильной геометрической формы на странице со сложным фоновым рисунком, когда корректно «подогнать» части изображений друг к другу не представляется возможным.

СОВЕТ Убрать ненужный фон из файла GIF можно, воспользовавшись встроенной процедурой графического редактора Adobe Photoshop. Для этого вменю «файл» необходимо выбрать пункт «экспорт», среди предложенных вариантов отметить «GIF89a» и в появившемся окне с помощью инструмента «пипетка» указать цвета, в которых вы больше не нуждаетесь.

Другая полезная особенность стандарта GIF89a заключается том, что этот формат позволяет сохранять в файле с одним физическим заголовком несколько разных изображений, демонстрируя их на экране последовательно одно за другим, причем с возможностью специфицировать порядок их чередования и временной интервал между сменами кадра. Именно на этом принципе построена весьма распространенная в Интернете GIF-анимация, о которой мы поговорим подробнее в этом же уроке.

Восприятие цвета человеком основано на реакции зрительной системы на воздействие света с разной длиной волны. Белый свет является сложным светом, состоящим из лучей различной цветности: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового – такое разложение называется спектром . Если белый свет падает на белый предмет, то все составляющие белого света отражаются от него, и мы видим белый цвет предмета. Если белый свет падает на зеленый предмет, то все составляющие света поглощаются поверхностью предмета, и лишь зеленая составляющая отражается, в результате чего мы видим зеленую окраску предмета. Аналогично происходит и с другими цветами: красным, синим, зеленым и т.п. Если свет падает на поверхность черного цвета, то поглощаются все составляющие спектра, и мы видим черный предмет. Таким образом, цвет окружающих нас предметов получается путем вычитания из белого отдельных спектральных составляющих. Такой способ получения цвета носит название "субтрактивный (вычитательный) синтез" .

Однако, если посмотреть на экран монитора через увеличительное стекло, можно увидеть, что цвет любой точки экрана (пикселя) формируется из трех светящихся точек разных цветов: Красного (R ), Зеленого (G ), и Синего (B ). Поскольку в данном случае мы имеем дело не с отраженным светом, а со светящимся экраном, происходит не вычитание составляющих из основного цвета, а сложение цветов световых лучей. Такая модель смешения цветов называется аддитивной . Черный цвет в таком случае получается, если ни одна из трех цветных составляющих не задействована. Белый цвет получается при смешивании чистых излучений трёх основных цветов (красного, зелёного и синего) максимальной яркости.

Для формирования изображений на мониторах, экранах телевизоров, проекторах используется аддитивная цветовая схема RGB (R ed, G reen, B lue). Любой цвет на экране получается путем смешения составляющих красного, зелёного и синего цветов различной интенсивности.

Работая с графическими редакторами, мы сталкиваемся и с другими цветовыми моделями.

Цветовая модель CMYK предназначена для работы с отраженным цветом, т.е. является субтрактивной. Цветовыми составляющими этой модели являются цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow) и черный (BlacK). Голубой, пурпурный и желтый цвета получаются в результате вычитания основных цветов модели RGB из белого цвета. Черный цвет задается отдельно, поскольку получить черный цвет путем смешения красок невозможно технологически. Катриджи современных печатающих устройств содержат краски этих четырех цветов. В компьютерной графике модель CMYK применяется для подготовки печатных документов.

Цветовая модель HSB
Системы цветов RGB и CMYK связаны с ограничениями, накладываемыми аппаратным обеспечением (монитор компьютера в случае RGB и типографские краски в случае CMYK).
Цветовая модель HSB наиболее удобна для человека, т.к. она хорошо согласуется с моделью восприятия цвета человеком.
Компонентами модели HSB являются:

тон (H ue)
насыщенность (S aturation)
яркость цвета (B rightness)