4. Анимация и математическая основа карт. Временной масштаб анимаций. (Атрибуты анимационных карт)

В настоящее время двухмерные динамические анимаци­онные карты, как правило, обладают всеми атрибутами класси­ческой карты (масштаб, проекция, сетка меридианов, и прочее).

Проекция. Как правило, основная часть анимаций создается с расчетом на неизменность проекции.

Смена проекции при создании двухмерных анимаций практи­чески всегда приводит к необходимости изменения компоновки карты, ее масштаба, смещению легенд и прочим изменениям, настолько значительным, что в результате приходится переделы­вать весь фильм. Смена проекции при создании трехмерной ани­мации вообще требует полного пересчета всей модели. Относи­тельно просто поменять проекцию, а также компоновку анимированной карты, но лишь в том случае, если имеется последова­тельность векторных карт, переводящихся в растр и выводимых на экран в реальном времени.

Следует отметить, что рассматривать проекции для анимированных анаморфоз нельзя, так как в ходе анимации контуров про­исходит динамическое изменение пространства, которое не мо­жет быть описано одной проекцией. Здесь можно лишь говорить о семействе проекций, в рамках которых происходит покадровое изменение пространства.

При создании трехмерных анимаций, особенно изометриче­ских изображений, перспективных видов, облетов местности и т.п. нельзя рассматривать проекцию самого изображения на экране дисплея, так как в проекции находятся лишь данные, на основа­нии которых строится само изображение в кадре.

Масштаб. Рассматривать масштаб анимационной компьютер­ной карты в классическом понимании этого термина также нельзя, так как он зависит от размера дисплея, на котором демонстриру­ется фильм, а также от размера окна, в котором ведется показ (окно может быть больше или меньше дисплея). При создании анимации по облету трехмерной модели местности, когда имеет­ся изометричное изображение, говорить о масштабе вообще не­корректно. Поэтому для всех видов картографической анимации целесообразным было бы рассматривать пространственное разре­шение. Для двухмерной анимации пространственное разрешение будет выражаться в метрах на пиксел, для трехмерной — просто в метрах (например, пространственное разрешение виртуальной мо­дели местности составляет 20 м).

Временной масштаб изображений. Поскольку время является по своей сути четвертой координатой, при создании анимаций можно указывать временной масштаб. В основном в картографии все показываемые процессы отображаются в ускоренном режиме, однако можно предположить появление и замедленных картогра­фических анимаций. Временной масштаб 1:86 400 указывает на то, что одной секунде анимации соответствует 86400 секунд реально­го времени, т.е. 1 сут.

Нужно отметить, что в анимации, особенно при создании двух­мерных анимаций, обычно имеют дело не с секундами, а с кад­рами. Нередко при просмотре фильма можно увидеть надпись «1 кадру соответствует 1 год». В этом случае точно определить вре­менной масштаб становится затруднительно, так как для этого нужно еще знать, сколько кадров показывается в секунду в дан­ной анимации.

Использование разных по временному масштабу картографи­ческих анимаций дает результат, сходный с использованием раз­ных по масштабу карт на одну и ту же территорию. При уменьше­нии масштаба карты (в результате генерализации) на карте оста­ются лишь основные, самые важные детали строения местности, а менее значимые исчезают. И наоборот, при увеличении масшта­ба можно увидеть незначительные особенности местности, не видимые на мелкомасштабных картах. Уменьшение временного мас­штаба анимации позволяет выявить основные направления раз­вития территории, сгладив короткие незначительные «биения» за счет сверхускоренного показа событий. Фильмы же с крупным временным масштабом скрывают от нас эти основные направле­ния, но позволяют детально изучить особенности отклонений развития явлений от основного течения. Использование смены временного масштаба позволяет говорить о временной генерали­зации картографируемых явлений и процессов.

Легенды к картографическим анимациям. Легенды для анима­ций должны удовлетворять двум взаимно противоположным ус­ловиям:

-быть максимально полными, показывая все виды услов­ных знаков на карте и все варианты их анимации для обеспечения максимальной наглядности карт,

- и небольшими по размеру, так как размер матрицы экрана относительно невелик.

Легенды анимационных карт часто содержат как привычные условные обозначения, принятые в классической картографии, так и достаточно специфические элементы, редкие или никогда не встречающиеся на обычных картах. Приведем несколько примеров:

• счетчики времени (применяются для точного определения момента времени, на который создавалась карта);

• цветовые многоступенчатые или непрерывные градиентные шкалы (число ступеней цветом может достигать 800— 1 000 и бо­лее). Используются для анимирования цветовой окраски и дости­жения эффекта плавного перехода цветов;

• анимированные условные знаки (точечные, линейные, пло­щадные). Сами изображения знаков могут быть как двух-, так и трехмерными;

• пульсирующие условные знаки (знаки с циклически меняю­щейся формой, цветом, светлотой, внутренней структурой, ори­ентацией);

• индикаторы достоверности данных или типов данных для каж­дого кадра.

Особенности компоновки картографических анимаций. К на­чалу XXI в. практически все аналоговые и кинематографические способы демонстрации и создания картографической анимации перестали применяться, так как являлись чрезвычайно трудоем­кими (требовалась ручная или частично автоматизированная про­рисовка каждого кадра, пользователь не мог ничего изменить в готовом анимационном продукте, средства демонстрации — ки­нозал, проектор, экран — были дорогостоящи или громоздки), долгими и дорогостоящими процессами. Упоминающиеся в от­дельных источниках способы создания анимации путем съемки на видеокамеру отдельных бумажных карт в заданной последователь­ности [А. М. Берлянт, Л.А.Ушакова, 2000] в настоящее время также практически не используются.

Абсолютное большинство картографической анимации созда­ется с помощью компьютеров и предназначено для просмотра на экране компьютера.

Основой для восприятия человеком анимации является изобра­жение, выводимое на экран компьютера, и при просмотре анима­ции человек может воспринять лишь ту информацию, которая на­ходит отражение на экране. Однако как раз экран компьютера — самое «узкое» место в создании картографической анимации.

Несмотря на колоссальный рост объемов накопителей данных и мощности процессоров за последние 10 лет увеличение размеров дисплеев и их разрешения (в дюймах и в количестве пикселов) невелико. Чтобы понять, много это или мало, перейдем к аналого­вым картам. При сканировании стандартной военно-топографиче­ской карты полная передача всей необходимой информации с точ­ностью, соответствующей или превышающей точность исходной карты, достигается при разрешении сканирования 250 точек на дюйм (размер точки — 0,1 мм, точность карты — 0,4 мм, мини­мальная толщина линии на карте — 0,15 мм). Следовательно, на экране с разрешением 1600x1200 точек поместится столько же информации, сколько на куске бумажной карты размером 16х12 см. Небольшое поле для деятельности, особенно если учесть, что боль­шинство пользователей работает с разрешением 1280x1024 или 1024x768 точек! Из этого следует необходимость максимально эффективно использовать все поле изображения, стараясь по воз­можности оставлять на нем лишь наиболее значимые и важные детали.

Второй особенностью компоновки компьютерных картографи­ческих анимаций являются пропорции экрана и его ориентация.

Пропорции всех без исключения экранов составляют 4:3 (отно­шение ширины к высоте), и кадр всегда расположен горизон­тально.

Возможно, развитие технологий производства плоских мони­торов приведет к появлению экранов, которые можно повернуть боком, однако пока этого не предвидится. Поэтому создание ани­маций, сильно вытянутых в вертикальном направлении, затруд­нено, так как при этом их вертикальный размер лимитируется короткой стороной экрана.

Необходимо отметить, что требование к пропорциям экрана как 4:3 необязательно — пропорции могут быть какие угодно: достаточ­но лишь перейти от полноэкранной анимации к оконной. Однако при этом полезная площадь окна чрезвычайно сильно уменьшается.

Следует отметить, что первые картографические анимации [N.J.W. Thrower, 1959] обладали рядом особенностей, необычных для классической картографии и современных анимаций. Так, на них не указывался масштаб, проекция, отсутствовала сетка мери­дианов и параллелей, не было легенд. Особенности эти были обус­ловлены техническими и идеологическими причинами. В частно­сти, отсутствие легенд автор объяснял тем, что у зрителя все рав­но нет времени их читать, и предпочитал давать легенды в виде звукового сопровождения. Несомненно, подобный подход заслу­живает внимания и может использоваться если не для полной, то хотя бы для частичной замены легенды при создании сложных комплексных анимаций.