Тема CSMM05.05. Базовые типы ММТ
Текстовые файлы. Шрифты и глифы, гипертекст и гипермедиа
Графика - векторная, растровая, анимация, фрактальная, 2D, 3D и др.
Звук - речь, музыка, звук. эффекты и звуковые миры (аура)
Текстовый файл (см. текст) является формой представления последовательности
символов в компьютере. Каждый символ из используемого набора символов
кодируется в виде одного байта, а иногда в виде последовательности подряд
идущих двух, трёх и т.д. байтов. Текстовые файлы разбиваются на строки (линии,
англ. line). На современных платформах разбиение на строки кодируется
управляющим символом перевода строки, а иногда последовательностью двух
управляющих символов (на некоторых старых платформах разбиение на строки
делалось иначе). Вообще, текстовые файлы могут содержать печатные символы,
такие как буквы, цифры и знаки препинания и некоторое количество управляющих
символов, таких как знаки табуляции и перевода строки.
Текстовым файлам противопоставляются двоичные (бинарные) файлы, в которых
информация организована по иным принципам. Большая часть компьютерного
оборудования и программ не различают текстовые и двоичные файлы. Существует,
однако, большое количество программ, предназначенных специально для обработки
текстовых файлов или таких программ, которые по-разному обрабатывают текстовые
и двоичные файлы. Многие сетевые протоколы, рассчитаны на работу только с
текстовыми данными и не могут обрабатывать произвольную последовательность
байтов. Программы для ручного набора текстовых файлов называются текстовыми
редакторами.
Простой текст как основа для других форматов
Текстовые файлы часто используются для представления данных, которые сами не
являются чисто текстовыми. В этом случае другие форматы файлов <надстраиваются>
над простым текстом. Это обеспечивает удобство работы с данными на двух уровнях:
например, файлы HTML и XML можно просматривать и редактировать с показом всего
форматирования в режиме WYSIWYG, а можно их открыть в обычном текстовом
редакторе и иметь доступ ко всем тонкостям языка разметки. При хранении данных
в бинарном виде (как в Microsoft Word) можно работать только в режиме WYSIWYG.
Языки программирования почти исключительно используют простой текст в
качестве основы. В частности, это позволяет использовать для обработки текстов
программ разнообразные стандартные утилиты. Ранние интерпретаторы Бейсика
сохраняли исходный код в своём собственном бинарном формате, но потом от этого
отказались из-за очевидных неудобств.
Файлы конфигурации многих программ используют текстовый формат, даже если
там хранятся числа и двоичные переключатели (да/нет). Хотя это вводит небольшое
усложнение в программы из-за необходимости преобразования бинарных данных в
текст и обратно, но зато намного упрощается отладка; кроме того, при
необходимости можно подправить конфигурацию <вручную>, без использования
собственных средств настройки данной программы.
Расширения имён файлов
В Windows для текстовых файлов используется расширение , тем не менее,
многие файлы с другими расширениями могут оказаться текстовыми. Например,
исходные коды, обычно, хранятся в файлах с расширениями, соответствующими языку
программирования, на котором они написаны.
Текст - это упорядоченный набор слов, предназначенный для того, чтобы
выразить некий смысл. В лингвистике термин используется в широком значении,
включая в себя и устную речь. Восприятие текста изучается в рамках лингвистики
текста и психолингвистики.
1 Признаки текста
1.1 1. Членимость
1.2 2. Смысловая цельность текста
1.3 3. Связность текста
1. Членимость
Текст состоит из нескольких предложений. Одно предложение, даже очень
распространённое, сложное, текстом назвать нельзя, поскольку текст можно
расчленить на самостоятельные предложения, а части предложения сочетаются по
законам синтаксиса сложного предложения, но не текста.
Главный тезис - текст состоит из двух или нескольких предложений.
2. Смысловая цельность текста
В смысловой цельности текста отражаются те связи и зависимости, которые
имеются в самой действительности (общественные события, явления природы,
человек, его внешний облик и внутренний мир, предметы неживой природы и т.д.).
Единство предмета речи - это тема высказывания. Тема - это смысловое ядро
текста, конденсированное и обобщённое содержание текста.
Понятие <содержание высказывания> связано с категорией информативности речи
и присуще только тексту. Оно сообщает читателю индивидуально-авторское
понимание отношений между явлениями, их значимости во всех сферах жизни. Здесь
может быть два вида информации:
- содержательно-фактуальная
- содержательно-концептуальная
Эти две разновидности информации называют темой' и основной мыслью текста.
Весь отбор материала подчинён задаче передать основную мысль высказывания.
Другими словами, не только тема, но и основная мысль объединяют предложения
текста и придают ему смысловую цельность.
В большом тексте ведущая тема распадается на ряд составляющих подтем;
подтемы членятся на более дробные, на абзацы (микротемы).
Завершённость высказывания связана со смысловой цельностью текста.
Показателем законченности текста является возможность подобрать к нему
заголовок, отражающий его содержание.
Таким образом, из смысловой цельности текста вытекают следующие признаки
текста:
Текст - это высказывание на определённую тему;
В тексте реализуется замысел говорящего, основная мысль;
Текст любого размера - это относительно автономное (законченное) высказывание;
К тексту можно подобрать заголовок;
Правильно оформленный текст обычно имеет начало и конец.
3. Связность текста
Основная задача связности текста - расставить предложения в такой
последовательности, которая отражает логику развития мысли (повторяющиеся
слова, личные и указательные местоимения, синонимы - внешние скрепы для связи
предложений в тексте; в большом тексте - тома, части, главы, параграфы).
Знак (символ) предствляет собой соглашение (явное или неявное) о приписывании
чему-либо (означающему) какого-либо определённого смысла (означаемого) (см.
значение). Знаком также называют конкретный случай использования такого
соглашения для передачи информации. Знак может быть составным, то есть состоять
из нескольких других знаков. Буквы и слова человеческого языка являются знаками.
Наука о знаковых системах называется семиотикой.
Символ в искусстве есть характеристика художественного образа с точки зрения
его осмысленности, выражения им некой художественной идеи. В отличие от
аллегории, смысл символа неотделим от его образной структуры и отличается
неисчерпаемой многозначностью своего содержания.
В логике
Cемантический треугольникЗнаком называется материальный объект, который для
некоторого интерпретатора выступает в качестве представителя какого-то другого
предмета. Значение знака (экстенсионал) - предмет, представляемый
(репрезентируемый) данным знаком. Смысл знака (интенсионал) - информация
о репрезентируемом предмете, которую содержит сам знак или которая связывается
с этим знаком в процессе общения или познания. Взаимосвязь этих характеристик
можно графически представить в виде семантического треугольника.
Стандарты и средства компьютерного представления текстов
Текст и его составные части; шрифт гарнитура, кегль, начертание, насыщенность,
пропорциональность, кернинг, крекинг, типы шрифтов растровые, контурные,
алгоритмические, формат True Type, Туре 1, абзац и формат страниц;
создание текста вручную при помощи текстового редактора, использование
литературных источников и издательских материалов проблемы авторского права,
использование баз данных, сканирование документов с последующим распознаванием
изображения, кодировка символов стандарт ASCII, стандарт OEM, стандарт ANSI,
стандарт UNICODE, текстовые редакторы, осуществляющие ра боту с символами в
разном формате, режим WYSIWYG, RTF, DOC, ТЕХ, PostScript-форматы документов.
аудиотекст, выравнивание текста, имитация текста, линейный текст, нелинейный
текст. обработка текстов, обтекание изображения, открытый текст, подготовка
текста, полнотекстовая база данных, распознавание рукописного текста,
текстовое сообщение, текстовый, укладка текста, форматер текста, чтение.
текст text
форма представления данных в виде последовательности символов выбранного
языка, содержательно рассматриваемой как единое целое.
В тексте чаще всего используется естественный язык и его алфавит. Однако,
при описании программ применяются языки программирования. Объединение элементов
текста в единое целое называют сцеплением фраз. Изображения выступают в качестве
вставок - иллюстраций и формы предоставления дополнительной к тексту информации.
Широко используются выноски. Текст является основой документа. В нем
выделяются страницы, строки и слова. Для выделения фрагментов текста
используются буллиты. Вставляются этикетки. В нужных случаях осуществляется
заливка текста.
Ввод текста в информационную систему может осуществляться с помощью
клавиатуры, светового пера, микрофона либо сканера. В нужных случаях используются
системы оптического распознавания символов. Текст, обычно, разбивается на
абзацы. Осуществляется обрамление и выравнивание текста.
Обработка текстов, включая кернинг, осуществляется специальным комплексом
прикладных программ, именуемым текстовым редактором. При этой обработке
образуется часть текста, необходимая для указания выбранных форматов, рубрик
и гиперссылок. Это скрытый текст, который не нужен читателям. Поэтому указанный
текст на экран не выводится и не печатается. Важное значение в торговле,
бухгалтерском учете и т.д. имеет представление текста в виде бланков. Тексты
передаются через сеть передачи данных в виде блоков данных.
Особое значение при представлении, обработке, поиске информации имеет
методология, именуемая гипертекстом. Все более широкое распространение получают
электронные тексты. Передача текстов по телевизионной сети именуется телетекстом.
Вид текста зависит от используемых шрифтов и буквиц. Для обеспечения работы с
текстом, в него вставляются закладки.
символ character
то, что служит условным обозначением какого-нибудь понятия, процесса.
Символ плохо отличим от знака. Символом является цифра, буква, иероглиф,
разделитель. Важное значение имеют управляющие символы. Применяются метасимволы.
Используются символы, именуемые верхними индексами и нижними индексами Часто
символы оформляются как художественные.
Среди схем кодирования символов наибольшее распространение получили те,
которые определяются расширенным американским стандартным кодом для обмена
информацией и расширенным двоично-десятичным кодом обмена. Символы при
кодировании отображаются последовательностями битов, определяемыми выбранным
методом.
Символы, не используемые в текстах, но необходимые для программ, называются
резервными. К ним, в первую очередь, относятся обратная косая черточка,
вертикальная полоса. В каждой системе существуют также символы, называемые
запрещенными объектами. Массив битов, множество точек либо набор команд,
описывающих (определяющих) символ, называется глифом.
Важное значение имеют методы оптического распознавания символов. Нередко,
для облегчения процесса распознавания, используются магнитные чернила. Формы
символов и их размеры определяются стандартами на шрифты. Символ является
единицей данных при их асинхронной передаче.
Редактирование текстов осуществляет текстовый редактор. Он выполняет много
функциий, связанных с обработкой символов.
См. также: вставка символа, замена символов, наложение символа, распознавание
символов, управляющий символ.
знак sing
простое изображение, которым выделяется, отмечается, обозначается что-нибудь.
Знаки, часто называемые также символами, используются для показа идеограмм,
пиктограмм, специальных символов, цифр и т. д. Широко используются понятия:
водяной знак,
изображение либо текст, видимый на просвет на бумаге, его имитация на экране.
графический знак,
символ в виде простейшего изображения.
диакритический знак
знак при букве, указывающий на то, что ее надо читать иначе, чем без него;
знак логической операции,
знак препинания,
особый элемент письменности, служащий для членения речи.
знакогенератор,
программа, преобразующая коды символов в их графический вид на экран.
знакопись,
метод использования коротких групп знаков в передаваемых сообщениях.
математический знак,
непечатаемый знак,
специальный знак,
Специальные знаки: звездочка, каре, тильда, находят широкое распространение.
товарный знак.
зарегистрированное в установленном порядке обозначение, служащее для
отличия товара данной организации или предприятия от других.
американский стандартный код для обмена информацией ASCII
American Standard Code for Information Interchange (ASCII)
стандартная схема кодирования символов.
В 1963 г. ASCII был введен в США и, затем, стал широко использоваться во
всем мире. Это семиразрядный код, охватывающий 128 символов. Из них (рис.594) -
32 непечатаемых знака и две группы по 48 символов верхнего и нижнего регистра.
Они включают заглавные и строчные буквы латинского алфавита, десять цифр и ряд
других знаков.
Затем появилась расширенная кодовая таблица ASCII. Здесь двоичный код был
расширен до 8 разрядов. Благодаря этому кодируются 256 символов. Семиразрядный
код стали называть базовым.
На основе ASCII созданы модификации, в которых используются другие национальные
алфавиты. Например, кириллица. Модификации имеют общую кодировку первых 128
символов. Используется также расширенный двоично-десятичный код обмена.
международный алфавит 5 International Alphabet 5 (IA5)
алфавит, используемый в системах обработки сообщений.
Aлфавит IA5 утвержден Сектром стандартизации связи Международного Союза по
Электросвязи (МСЭ) и определяет семиразрядные коды символов, используемые при
передаче сообщений. В основном алфавит совпадает с американским стандартным
кодом для обмена информацией ASCII. Между тем, при необходимости, абоненты
могут его изменять в разрешаемых пределах с последующим утверждением Сектором.
Так, например, регистрируются варианты национальных кодов. Версия IA5 полностью
совпадающая с ASCII именуется "версией международного эталона" IRV.
преобразование conversion
видоизменение характеристик объекта, касающееся только его формы, но не
сущности. Объектами преобразования могут быть данные, программы, адреса, файлы,
устройства. Выделяют следующие виды преобразований:
- операции удаления незначащих символов, обработка пунктуации, преобразование
символов и строк;
- перевод одного типа Базы Данных (БД) в другой тип;
- преобразование программы, написанной для одной Операционной Системы (ОС), в
программу, предназначенную для другой системы.
- визуализация данных;
- изменение формата текста либо изображения;
- перевод программы с одного языка на другой;
- переход от одной системы кодирования к другой;
- замена косвенных адресов, например имен, на физические;
- видоизменение данных при переписывании с одного типа внешнего устройства на
другой, например с Магнитного Диска (МД) на Магнитную Ленту (МЛ);
- замена в информационной системе ее физических компонентов, например процессов.
Преобразования осуществляются с помощью таблиц, показывающих требуемые
видоизменения символов или команд. Например таблица "американского стандартного
кода для обмена информацией" ASCII определяет преобразование символов в коды
и обратно: A - 108, B - 109, C - 110, D - 111 и т.д.
Преобразование также называют конверсией.
глиф glyph
массив битов, множество точек либо набор команд, описывающих (определяющих)
символ.
кернинг kerning
изменение интервалов между некоторыми парами букв с целью выравнивания
расстояния между ними.
Все очертания символов укладываются в границы, заданные прямоугольниками.
Между последними устанавливается единый интервал. Между тем, символы могут иметь
такую форму, что реальные интервалы (a, B) могут значительно отличаться друг от
друга. Поэтому, для улучшения эстетического восприятия напечатанного текста
осуществляется кернинг и реальные расстояния подравниваются (обычно -
уменьшаются). Этот процесс выполняется текстовыми редакторами.
В текстовых редакторах кернинг осуществляется автоматически при наборе
текстов с помощью клавиатуры либо при анализе речи, выполняемом компьютером.
Интервалы между буквами могут меняться в широких пределах.
ШРИФТ (немецкое Shrift) (полиграфическая), комплект литер, воспроизводящий
какой-либо алфавит (например, латинский, русский), а также цифры и знаки.
Шрифты различаются гарнитурой, наклоном (прямой, курсив, наклонный),
насыщенностью (светлый, полужирный, жирный), кеглем.
Гарнитура шрифта - совокупность шрифтов одного рисунка во всех начертаниях и
кеглях. Характеризует рисунок шрифта. В данной гарнитуре шрифты могут
отличаться размером (кеглем), начертанием (прямой, курсив и др.), насыщенностью
(светлый, полужирный и др.).
Кегль (то же, что и кегель) - основная размерная характеристика шрифта.
Обозначается цифрой. Кегль - это термин, обозначающий вертикальный размер буквы
(символа). Измеряется в пунктах. Русский (французский, немецкий, дидо) пункт
- 0,3759 мм.
Интерлиньяж - это расстояние между базовыми линиями двух соседних строк (pt).
Кернинг регулирует пробел между парами соседних букв (придание буквосочетаниям
оптимальной формы).
Трекинг определяет расстояние между буквами в слове (минимальное,
предпочтительное, максимальное - %).
Нонпарель - мелкий типографский шрифт (2.25 мм).
Петит - мелкий типографский шрифт (3 мм).
Матричный шрифт - шрифт, основанный на представлении символов (алфавита) в виде
растровых изображений стандартного размера. Матричные шрифты ограничены
максимальным размером.
Картографический шрифт - шрифт, применяемый для надписей на картах.
Векторный шрифт - шрифт, основанный на представлении символов (алфавита) в виде
множеством кривых. Векторные шрифты создаются путем масштабирования исходного
контура шрифта и могут иметь произвольные размеры.
Загружаемый шрифт - шрифт для принтера, загружаемый через оперативную память
компьютера. Загрузочные шрифты подразделяются:
- на матричные шрифты; и
- на шрифты TrueType, основанные на математическом описании каждого символа и
вычислении конкретной конфигурации при каждом исполнении.
Встроенный шрифт - шрифт для принтера, хранящийся в постоянной памяти принтера.
Встроенный шрифт готов к немедленному использованию.
http://theinkpot.narod.ru/font4.htm
Форматирование - действия, не меняющие ни текстов, ни других объектов,
входящих в состав документа, но оказывающие на внешний вид последнего.
Форматирование символов -изменение внешнего вида символов.
Гарнитура - рисунок символов шрифта, имеющий определенное название.
Кегль - высота шрифта (выражается в пунктах)
Начертание - модификация рисунка символов текста наклоном символов и изменением
толщины штрихов.
Шрифт - сочетание гарнитуры, кегля и начертания.
Интерлиньяж - межстрочный интервал (расстояние между двумя смежными строчками
Шрифтовой эффект - изменение вида символов без модификации рисунка символов
текста наклоном символов и изменением толщины штрихов.
Курсив - модификация рисунка символов текста наклоном символов
Полужирный (жирный) - модификация рисунка символов текста изменением толщины
штрихов.
Индекс (верхний, нижний) - шрифтовой эффект, заключающийся в смещении символа
выше или ниже общего уровня (базовой линии) символов.
Межсимвольный интервал - расстояние между смежными символами.
Выключка - выравнивание набора по левой или правой вертикальным границам полосы.
При выключке строк между словами (иногда между буквами) вводятся дополнительные
пробелы так, чтобы каждая строка текста начиналась у левой границы, а
заканчивалась у правой. Выключка по вертикали изменяет междустрочный пробел
между отдельными абзацами (иногда между строками) так, чтобы на одной странице
верх и низ каждой колонки находились на одной высоте.
Выключка (Justification)
Выравнивание или выключка текста.
Выключку влево и вправо также называют флаговым набором.
Выключка, или выравнивание (англ. align) - тип выравнивания блоков (обычно текстовых)
относительно листа или относительно центра симметрии. Существует 4 разновидности
выравнивания текста внутри текстовых блоков: по левому краю (align: left), по
центру (align: center), по правому краю (align: right), по ширине (align: justify).
Первый способ подразумевает выравнивание текста вдоль левого края страницы или текстового
блока, при этом правый его край возможно будет выглядеть неровно (из-за разной длины слов
и строк). Обычно этот стиль выравнивания принят по умолчанию. Выравнивание по центру
производится следующим образом: определяется длина строки и затем происходит ее центрирование
с одинаковыми отступами справа и слева. Рекомендуется этот стиль для заголовков, но не для
текстовых блоков, так как в многострочных блоках длины всех строк разные, и абзац текста,
набранный этим стилем, будет визуально "рассыпаться". Выравнивание по правому краю аналогично
для выравнивания по левому краю, но в качестве "базовой" стороны для выравнивания используется
противоположная сторона. Этот стиль рекомендован для цитат и эпиграфов, размещенных в начале
листа. Последний стиль выравнивания - по центру - подразумевает, что все строки будут иметь
одинаковую длину. Недостатки или переизбытки строчных длин при этом компенсируются добавлением
или удалением пробелов, или (что несколько хуже) - увеличением или уменьшением межбуквенного
расстояния.
Ниже на рисунках показаны стандартные кнопки для управлением выравниванием текстовых блоков.
SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language)
- Язык интеграции синхронных [потоков] мультимедиа.
Язык для создания интерактивных аудио-видео презентаций (произносится "смайл").
Разработан консорциумом W3C, основан на языке XML.
Компьютерная графика Машинная графика Computer graphics
Компьютерная графика - технология создания и обработки графических изображений
средствами вычислительной техники.
Компьютерная графика изучает методы получения изображений полученных на
основании невизуальных данных или данных, созданных непосредственно
пользователем.
Векторная графика Vector graphics
Векторная графика - метод графического представления объекта в виде отрезков
прямых (векторов). В полиграфии векторная графика обычно используется для
подготовки макетов.
Растровая графика - метод графического представления объекта в виде множества
точек.
Анализ близости Фильтрация
Анализ близости - присвоение элементу растра нового значения как некоторой
функции значений окрестных элементов.
Глубина цвета Color depth
- количество бит, приходящихся на один пиксель (bpp). Наиболее популярными
разрешениями являются: 8bpp (256 цветов), 16bpp (65536 цветов), 24bpp.
Битовый массив Растр Bitmap (BMP); Raster
Битовый массив - формат представления растровых изображений, в котором
каждому пикселу изображения соответствуют несколько двоичных разрядов,
характеризующих его цвет. Различают три модификации BMP-формата:
- формат, рассчитанный на 16 цветов;
- формат, рассчитанный на 256 цветов;
- формат, позволяющий использовать 16 млн. оттенков цветов в одном изображении.
Аппаратно-независимый растровый формат
Device-Independent Bitmap (DIB) - формат растровых файлов, используемый в
ОС Windows.
Joint Photographic Expert Group (JPEG, JPG)
Joint Photographic Expert Group - графический формат хранения сжатых изображений. Формат JEPG:
- использует алгоритм сильного сжатия с потерей информации;
- позволяет задать уровень компрессии;
- не позволяет использовать анимацию и прозрачность;
- обычно применяется для хранения высококачественных фотографий;
- позволяет использовать до 16 миллионов цветов.
LZW - метод сжатия (графических изображений), основанный на алгоритме
поиска одинаковых последовательностей во всем файле.
Метод кодирования Хаффмана Метод сжатия Хаффмана Huffman coding
Метод кодирования Хаффмана - метод сжатия данных, основанный на
использовании относительной частоты встречаемости индивидуальных элементов. Часто встречающиеся
элементы кодируются более короткой последовательностью битов.
векторная графика vs спрайты, полигоны vs воксели
Пиксельные шейдеры
Являясь частью подсистемы nfiniteFX, пиксельные шейдеры изменяют эффекты
освещения и поверхностей, программируя их с точностью до отдельных пикселей,
что придает компьютерным материалам и поверхностям практически фотографическую
реалистичность.
Пиксельные шейдеры позволяют создавать среды, свойства объектов в которых
имитируют реальность. Бесчисленные свойства настоящих материалов заменяют искусственные,
компьютеризированные эффекты на правдоподобные органические поверхности. У персонажей
появились усы, бороды и разнообразные физические дефекты, у мячей для гольфа появились
вмятинки, кожаные кресла стали похожи на свои образцы в реальном мире, а деревья стали
шероховатыми. Изменяя эффекты поверхности и освещения, художники могут манипулировать
цветами, текстурами или формой объектов для создания сложных реалистичных сцен.
Данный объект - это анимированная шероховатая отражающая поверхность, которую невозможно
было бы отрисовать в реальном времени с помощью прежнего аппаратного обеспечения. Теперь,
с появлением программируемых пиксельных шейдеров это стало возможно.
Пиксельный шейдер - это графическая функция для попиксельного расчета эффектов. В зависимости
от разрешения может понадобиться отрисовка, освещение, затенение и раскрашивание более 2 млн.
пикселей при 60 кадрах в секунду. Это создает колоссальную вычислительную нагрузку. С помощью
пиксельных шейдеров GeForce3 с легкостью справляется с этой задачей, привнося в ваш ПК эффекты,
свойственные кинофильмам. Это беспрецедентный уровень аппаратного контроля для потребителей.
Попиксельная закраска обеспечивает невероятную степень детализации поверхностей, позволяя вам
наслаждаться эффектами, выходящими за уровень треугольников. Программируемые пиксельные шейдеры
дают художникам и разработчикам возможность создавать попиксельные эффекты, отражающие их реальное
видение. Более того, благодаря полной программируемости пиксельных шейдеров подсистемы NVIDIA
nfiniteFX engine, вместо простого выбора существующих эффектов разработчики могут создавать
свои собственные. Поэтому, программируемые пиксельные шейдеры гарантируют разработчикам
беспрецедентный контроль освещения, закраски и цвета каждого отдельного пикселя, позволяя
создавать мириады уникальных эффектов поверхностей.
Кроме невероятных эффектов материалов, подсистема nfiniteFX engine обеспечивает
отличную производительность и дает возможность использовать эффекты, прежде недоступные
для потребительских платформ, благодаря возможности обрабатывать четыре текстуры за один
проход. Применение нескольких текстур за один проход почти всегда приносит лучшие
результаты, чем выполнение нескольких проходов. В последнем случае приходится
выполнять множество геометрических трансформаций и расчетов Z-буфера, что замедляет
весь процесс отрисовки.
Трехмерные текстуры
Являясь частью подсистемы nfiniteFX, трехмерные текстуры добавляют пустым
объектам целостность и объемные свойства, такие как волокнистость древесины
или структуру прожилок мрамора.
Вершинные шейдеры
- применяются для "оживления" персонажей и сред. Например, с помощью вершинных
шейдеров разработчики могут создавать реалистичные ямочки или морщины,
возникающие при улыбке персонажей.
Вершинный шейдер
- это графическая функция, используемая для добавления спецэффектов к объектам
3D-среды с помощью математических операций над данными о вершинах объекта.
Каждая вершина может быть задана множеством различных переменных. Например,
вершина всегда определяется своим положением в 3D-среде, заданном координатами
x, y и z. Вершины также можно задавать цветом и координатами или цветом,
текстурами и характеристиками освещения. Вершинные шейдеры фактически не меняют
тип данных, они просто позволяют менять значения переменных, изменяя тем самым
цвет, текстуры вершины или ее положение в пространстве.
До представления GeForce3 эффекты освещения вершин были настолько
вычислительно сложны, что их можно было обработать лишь на автономных серверных
комплексах. Теперь, разработчики могут использовать вершинные шейдеры для
"оживления" персонажей и сред, например, создавая заползающий в долину и
клубящийся над холмом туман или реалистичную анимацию лиц, например, ямочки или
морщины, возникающие, когда персонаж смеется.
Примеры эффектов освещения вершин включают: матричное наложение палитр,
позволяющее программистам создавать реалистичную анимацию персонажей, имеющих
до 32 "костей" на сустав, что дает им возможность реалистично двигаться;
деформацию текстур, позволяющую разработчикам создавать реалистичные
поверхности, такие как волны и рябь на воде; трансформацию вершин, используемую
для трансформации сетчатых каркасов треугольников из одной формы в другую для
обеспечения плавной анимации скелета. Это всего лишь несколько из практически
бесконечного ряда эффектов, которые разработчики могут создавать с помощью
вершинных шейдеров. Изменяя наложение текстур и движения, разработчики могут
создавать реалистичные персонажи и сцены, усиливая тем самым впечатления от
графики.
Воксели [Voxel]
Слово воксель - voxel - образовано от слова VOlume и аббревиатуры piXEL
(pixel, расшифровывается как PICture'S ELement, элемент картины). То есть,
переводится как "элемент объемного изображения" или "элемент объема изображения"...
Спрайты
- это персонажи в играх для ПК, которые могут без труда перемещаться по экрану,
изменять цвет и размер.
Исследование и разработка методов трехмерной графики для систем виртуальной
реальности 2005-2007 гг. Бюджет
Лаборатория, ответственный исполнитель, соисполнители:
Лаборатория компьютерной графики.
Отв. исполнители: зав. лабораторией к.ф.-м.н. Бежаев А.Ю.
внс, к.ф.-м.н. Тетенов Е. В. Соисполнители: ИАиЭ СО РАН;
ИВМиМГ СО РАН; Результаты:
Будут разработаны эффективные методы и алгоритмы для визуализации объемных
данных в реальном масштабе времени.
Будет разработан программно-технический комплекс объемной визуализации для
решения прикладных задач, использующих пространственную интерпретацию объемных
данных (научные исследования, ГИС-технология, томографический анализ в
медицинской и технической диагностике и др.).
Разработка технологии построения 3-х мерных моделей и динамической
визуализации территорий в реальном времени. Создание программы виртуального
облёта г. Ханты-Мансийска и др. территорий округа на основе технологии
клиент-сервер с реализацией мультидоступа через Интернет.
Задачи лаборатории компьютерной графики
Разработка перспективных прикладных программных продуктов для предприятий и
организаций автономного округа (географических, информационных, мультимедийных
систем, и пр.)
Разработка эффективных методов и алгоритмов для визуализации объемных данных
в реальном масштабе времени.
Разработка параллельных программ на основе методов многопоточного
программирования для эффективной адаптации алгоритмов интерполяции и
визуализации данных на многопроцессорной технике. Внедрение программ на
персональных компьютерах и суперкомпьютере SUN Fire-15000.
Участие в проектах института
Динамическая визуализация территорий (система TE-3D Navigator).
Проект направлен на создание технологий и программных средств для динамической
визуализации территорий. Эта система разработана на языке Delphi и OpenGL,
позволяет включать в себя различную объектную информацию, привязанную к
конкретной территории (карты высот, космические снимки и текстурную информацию,
3-х мерные объекты, здания, реки, железные дороги, пр.) Высокая скорость
обработки и представления информации в режиме реального времени обеспечивается
многими факторами.
Разработка программного обеспечения для объемной визуализации данных
3D-сейсмографии (система SeisCube5D-View).
Проект направлен на создание программной системы для интерактивной
визуализации трехмерных кубов данных. Такая информация возникает в результате
проведения полевых измерений и их последующей обработки, либо как результат
расчета математических моделей при решении прикладных задач в пространстве
многих измерений.
Визуализация параметрических синтетических кубов (совм. с лаб. трехмерной
сейсморазведки)
Визуализация реальных сейсмических кубов по площади Горелой (лаб. комплексных
методов геологического моделирования нефтяных месторождений)
Определение местонахождения бура по результатам сейсмического мониторинга
(лаб. информатизации технологических процессов нефтегазового комплекса, СИНАПС)
Построение 3D изображений из серии 2D изображений, полученных с помощью
микротома и атомно-силового микроскопа (Вычислительный центр, NT-MDT)
Понятие растровой и векторной графики
Чтобы изображение можно было хранить, просматривать и обрабатывать на
компьютере, оно должно быть представлено в так называемом цифровом виде. Такое
представление или, другими словами, описание изображения можно выполнить
различными способами. Самый простой (по крайней мере, для понимания) способ
состоит в том, чтобы каждый элемент изображения (точку или, как принято говорить,
пиксел) описать отдельно. Описание точки это описание ее цвета. Все изображения,
представленные таким способом, называют растровыми. Фотографии, произведения
живописи, картинки с плавными переходами цветов обычно представляются в
компьютере как растровые изображения. Для редактирования растровых изображений
существуют специальные программные средства - графические растровые редакторы.
Многие из них предназначены только для просмотра изображений и, возможно,
некоторой коррекцией (яркости, контрастности, цветового баланса). Другие же
являются мощными средствами не только для коррекции, но и для комбинирования
фрагментов различных изображений (создания коллажей), а также для собственно
рисования. Лидером среди редакторов растровых изображений является Adobe
Photoshop. Однако следует заметить, что рисование <от нуля> в редакторах
растровой графики, хотя это и возможно, является довольно сложным делом. Для
этой цели лучше подходят редакторы так называемой векторной графики.
Векторные изображения описываются математическими формулами. В них элементами
являются не пикселы, а объекты (линии, фигуры и т. п.). Например, чтобы описать
такой объект, как отрезок прямой линии, требуется указать координаты его начала
и конца, толщину и цвет линии. При растровом описании линии нам пришлось бы
описывать каждую ее точку, причем чем толще линия, тем больше точек она содержит
и тем объемнее ее общее описание. Рисовать картинки от руки в редакторах
векторной графики существенно удобнее, чем в растровых. В частности, схемы и
чертежи, а также рисунки типа плакатов (т. е. без плавных переходов цветов),
несомненно, надо делать с помощью векторных редакторов. Однако они являются не
очень хорошими помощниками при созданиу изображений с качеством фотографий или
произведений живописи. Лидер среди векторных редакторов - CorelDRAW, хотя есть
множество других векторных графических программ, например, Macromedia FreeHand
и Macromedia Flash.
Растровые изображения плохо переносят масштабирование. Увеличение размеров
картинки обычно приводит к ухудшению ее качества (проявляется зернистость).
Если же требуется сохранить качество при увеличении размеров изображения, за
что платят увеличением объема занимаемого места на диске. Качество векторного
изображения практически не зависит от масштаба его представления и,
следовательно, изменение масштаба не сказывается на объеме занимаемого места на
диске. Это - одно из главных достоинств векторной графики.
Тенденция развития графических программ состоит в завоевании тех областей,
для работы с которыми они изначально не предназначались. Таким образом,
растровые и векторные редакторы стремятся сблизиться друг с другом по широте
охвата и мощности своих средств. Photoshop сейчас не является чисто растровым
редактором, a CorelDRAW имеет довольно развитые средства работы с растровой
графикой. В настоящее время документ, создаваемый в мощном графическом редакторе,
обычно является комбинированным, состоящим из множества объектов, различающихся
способами описания (например, растровые и векторные изображения, текстовые поля).
Документ может содержать информацию о слоях, прозрачности областей изображения и
другую информацию. Таким образом, графический документ может иметь сложную
объектную структуру.
Большинство начинающих заниматься компьютерной графикой обычно плохо
разбирается, в каких случаях следует использовать тот или иной редактор. Часто
бывает и так, что они пытаются в векторных редакторах применить технологии,
естественные для растровых редакторов, и наоборот. Опытный специалист по
компьютерной графике легко выберет наиболее подходящий редактор в зависимости
от стоящей перед ним задачи. У него всегда под рукой и растровый, и векторный
редактор. Поэтому в своей книге мы рассматриваем оба типа редакторов -
растровый Photoshop и векторный Flash. Photoshop мы выбрали в силу его
чрезвычайной популярности и огромных функциональных возможностей. К Flash мы
обратились потому, что он является простым и достаточно удобным векторным
редактором, имеет чрезвычайно мощные и удобные средства работы с анимационной
графикой, а также потому, что его выходные файлы могут восприниматься
Web-браузерами.
Итак, мы полагаем, что основные различия между растровой и векторной
графикой ясны. Вместе с тем заметим, что обычно векторные редакторы могут
импортировать растровые изображения в векторную графическую композицию и,
наоборот, экспортируют векторные изображения в растровые. Например, Flash
позволяет это делать.
Основой растрового представления графики является пиксел (точка) с указанием
ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится
указывать цвет каждой точки как эллипса, так и фона. Изображение представляется
в виде большого количества точек - чем их больше, тем визуально качественнее
изображение и больше размер файла. Т.е. одна и таже картинка может быть
представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек
на единицу длины - разрешением (обычно, точек на дюйм - dpi или пикселов на
дюйм - ppi).
Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков,
которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством
оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется
для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и - 00000001.
Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.
Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с
большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок
в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются
мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при
уменьшении визуальных размеров самой картинки - т.е. сохранении разрешения).
Добавление пикселов приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к.
новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими
цветами. Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др.
Векторное представление заключается в описании элементов изображения
математическими кривыми с указанием их цветов и заполненности (вспомните,
круг и окружность - разные фигуры). Красный эллипс на белом фоне будет описан
всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих
цветов, размеров и местоположения. Очевидно, такое описание займет значительно
меньше места, чем в первом случае. Еще одно преимущество - качественное масштабирование
в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или
уменьшением соответствующих коэффициэнтов в математических формулах. К сожалению
векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством
оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Ведь каждый мельчайший блик в этом
случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической
формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой.
Это приводит к утяжелению файла. Кроме того, перевод изображения из растрового в векторный
формат (например, программой Adobe Strime Line). приводит к наследованию последним
невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных
размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится.
Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых
фотокамер и др.).
Таким образом, выбор растрового или векторного формата зависит от целей и
задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи,
то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять
в векторном формате. Понятно, что и в растровом и в векторном представлении графика
(как и текст) выводятся на экран монитора или печатное устройство в виде совокупности
точек. В Интернете графика представляется в одном из растровых форматов, понимаемых
броузерами без установки дополнительных модулей - GIF, JPG, PNG.
Без дополнительных плагинов (дополнений) наиболее распространенные броузеры
понимают только растровые форматы - .gif, .jpg и .png (последний пока мало
распространен). На первый взгляд, использование векторных редакторов становится
неактуальным. Однако большинство таких редакторов обеспечивают экспорт в .gif
или .jpg с выбираемым Вами разрешением. А рисовать начинающим художникам проще
именно в векторных средах - если рука дрогнула и линия пошла не туда, получившийся
элемент легко редактируется. При рисование в растровом режиме Вы рискуете непоправимо
испортить фон.
Из-за описанных выше особенностей представления изображения, для каждого типа
приходится использовать отдельный графический редактор - растровый или векторный.
Разумеется, у них есть общие черты - возможность открывать и сохранять файлы в
различных форматах, использование инструментов с одинаковыми названиями (карандаш,
перо и т.д.) или функциями (выделение, перемещение, масштабирование и т.д.),
выбирать нужный цвет или оттенок... Однако принципы реализации процессов
рисования и редактирования различны и обусловлены природой соответствующего
формата. Так, если в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют
в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень
часто является трудоемкой и кропотливой работой. При перемещении такого
выделения появляется<дырка>. В векторном же редакторе объект представляет
совокупность графических примитивов и для его выделения достаточно выбрать мышкой
каждый из них. А если эти примитивы были сгруппированы соответствующей командой,
то достаточно <щелкнуть> один раз в любой из точек сгруппированного объекта.
Перемещение выделенного объекта обнажает нижележащие элементы.
Тем не менее, существует тенденция к сближению. Большинство современных векторных
редакторов способны использовать растровые картинки в качестве фона, а то и переводить
в векторный формат части изображения встроенными средствами (трассировка). Причем
обычно имеются средства редактирования загруженного фонового изображения хотя бы
на уровне различных встроенных или устанавливаемых фильтров. 8-я версия Illustrator'a
способна загружать .psd-файлы Photoshop'a и использовать каждый из полученных слоев.
Кроме того, для использования тех же фильтров, может осуществляться непосредственный
перевод сформированного векторного изображения в растровый формат и дальнейшее
использование как нередактируемого растрового элемента. Причем, все это помимо
обычно имеющихся конвертеров из векторного формата в растровый с получением
соответствующего файла.
Некоторые растровые редакторы способны грузить один из векторных форматов
(обычно .wmf) в качестве фона или сразу переводить их в растр с возможностью
непосредственного редактирования.
Мультимедиа в WWW. ЯЗЫКИ РАЗМЕТКИ СТРАНИЦ: HTML
HTML-документы также называют Web-документами. Страница -это то, что видно
в броузере в определенный момент времени. Каждый Web-узелг Internet или Intranet
состоит из множества страниц. Можно переключаться между ними по соответствующим
гиперссылкам. Совокупность HTML-страниц и составляет Word Wide Web (Всемирная
паутина - всемирная компьютерная сеть).
Web-страница - это файл с текстом, отображаемым на экране, и ссылками на такие
элементы, как изображения, звуки и гиперссылки на другие документы. Можно
создавать HTML-страницы с помощью текстового редактора, например, Notepad или
приложения WYSIWYG, к которым относится Microsoft FrontPage. В любом случае
результатом является простой текстовый файл, который легко можно изменять.
Броузер отображает этот файл на компьютере клиента.
Web-страницы хранятся на компьютерах, работающих по принципу сервера они
предоставляют страницу любому клиентскому компьютеру, который ее запрашивает.
Простейшим компонентом Web является HTML. Это простой язык форматирования
документов, отображаемых в Web-броузере. Важнейшая задача, выполняемая
броузером - это воспроизведение документов в соответствии с HTML-тегами и
отображение документов на экране.
Используя редакторы HTML и инструменты WYSIWYG (What You See Is What You Get
- что видите, то и получите), можно печатать информацию в форме, пригодной для
просмотра в броузере. Компания может печатать свои внутренние документы в
HTML-формате и делать их доступными только в локальной сети. Преимуществ у
такого подхода много. Office 97 поддерживает печать в HTML-формате. Любой
документ, создаваемый в приложении Office 97, можно преобразовать в HTML
формат и передать на Web-сервер, в Internet или корпоративную Intranet. Можно
определить место нахождения информации, осуществляя поиск по соответствующим
гиперссылкам. Кроме того, информация обновляется настолько часто, насколько
часто ее изменяют.
HTML состоит из тегов, форматирующих текст, которые располагаются в парах
угловых скобок. Теги, как правило, тоже используются парами. Первый тег
подключает признак форматирования, а комплементарный ему - отключает. Например,
чтобы выделить нескольких слов полужирным шрифтом, их заключают в теги <В> и
следующим образом.
Somewordsin the sentence are formatted in bold.
Конечно, не все теги столь просты. Тег
, например, который используется
для форматирования таблиц, нуждается в дополнительных тогах, таких как тег
,
который задает границы новой строки в таблице, и тег
, который задает
границы новой ячейки в строке. Теги также сопровождаются атрибутами - ключевыми
словами с определенными значениями в пределах специфического тега. Тег <А>
используется для выделения гиперссылки в документе, он распознает атрибут HREF.
Гиперссылка с домашней Web-страницей Microsoft задается так.
Это ссылка на страницу Microsoft.
Текст между тегами <А> и отмечен как гиперссылка (отображается на дисплее
другим цветом и подчеркиванием). Атрибут HREF в теге <А> задает URL или адрес,
на который следует переключиться при вызове этой гиперссылки.
Чтобы сделать свой HTML-документ доступным для пользователей, компьютер,
содержащий документ, запускает специальное приложение, называемое Web-сервером.
Web-сервер распознает запросы от других компьютеров и предоставляет запрашиваемый
документ. Броузер, запускаемый на компьютере клиента, получает документ и
отображает его на экране.
DYNAMIC HTML
Динамический HTML несколько отличается от HTML: он не вводит новых тегов, но
делает существующие теги программируемыми. Это позволяет динамически соединять
теги со структурой VBScript и управлять видом документов на экране. Например,
он поддерживает наслоение, которое позволяет размешать элементы на странице в
соответствии с действиями пользователя. Можно помещать изображения друг на
друга, оговорив при этом, что изображение под указателем переносится на
передний план. Если переместить указатель на другое изображение, то оно, в
свою очередь, перенесется на передний план. Можно изменить цвет текстовых
элементов (заголовков, ячеек таблицы), если поместить на них указатель.
DHTML может обогатить страницу элементами мультимедиа, такими как спрайты
(перемещаемые графические элементы), плавное изменение цвета текста, эффекты
модуляции и т. д., без вовлечения сервера. DHTML содержит элементы управления
анимацией и мультимедиа. Это используется для создания визуальных эффектов при
выборе элементов на странице или целой страницы. Эти элементы управления
предлагают фильтры, анимацию и модуляцию - возможности для создания страниц с
некоторыми эффектами, используемыми на телевидении. Возможности мультимедиа не
являются обязательными, но они вносят в HTML изюминку.
Другая особенность DHTML, делающая его подходящим для бизнес-приложений -
это возможность установления связи с данными. Каждая такая страница содержит
невидимый элемент управления ActiveX, связанный с источником данных. Это
позволяет создавать формы, содержащие встроенный элемент управления ActiveX,
связанный с полями записи. Данные, вводимые пользователем в элемент управления,
сохраняются в элементе управления Data Source, который передает данные на
сервер под управлением программы.
ТЕХНОЛОГИИ ДВУМЕРНОЙ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ ДЛЯ WEB: SVG,
является потенциальным стандартом векторной графики в Web. W3C (World Wide Web
Consortium) - международная межотраслевая организация, которая разрабатывает
независимые от производителя стандарты для Web, направляет свои усилия на
разработку SVG. В состав рабочей группы W3C по созданию SVG входят такие
известные компании как Adobe, Corel, и др.
SVG - это язык описания графики на XML (Extensible Markup Language). SVG
позволяет пользователям создавать векторные изображения, которые сочетают
прекрасную детализацию с более быстрым временем загрузки, чем обеспечивают
действующие графические Web стандарты. Качество SVG-графики не зависит от
размеров изображения, обеспечивая высокое качество печати, наряду с
потенциально высоким качеством представления на других устройствах. Такие
возможности SVG, как масштабируемость, анимационность, прозрачность и
доступность, позволят повысить пропускную способность и функциональные
возможности Интернета, насыщенного графическими материалами.
Пример SVG файла с фильтрами графических эффектов:
ТЕХНОЛОГИИ ТРЕХМЕРНОЙ ГРАФИКИ ДЛЯ WEB:VRML
VRML (Virtual Reality Modeling Language) - язык моделирования виртуальной
реальности, уже довольно давно применяемый в сети Интернет. Он признан Web
3D-консорциумом (www.web3d.org) для описания интерактивной трехмерной графики
и мультимедийных приложений и стандартизован. VRML-документ представляет собой
обычный текстовый файл, который содержит описания трехмерных фигур и свойств
их поверхностей (цвет, текстура материала, освещение и т.п.). Такой документ
поступает в браузер в виде исходного текста, точно так же, как и обычный
HTML-документ. Браузер, получающий VRML-документ, должен уметь интерпретировать
VRML-код.
Язык VRML был впервые предложен Марком Песке (Mark Pesce) в 1993 году, а
его первая спецификация (VRML 1.0) была подготовлена на основе формата Open
Inventor фирмы SGI и впервые представлена на второй конференции WWW в октябре
1994 года. Дальнейшее развитие проходило уже не только на основе разработок
фирмы SGI; к созданию формата подключились такие фирмы, как Sony Research,
Mitra, и многие другие. Во втором выпуске формата (VRML 2.0) его интерактивные
возможности были значительно расширены. Стандарт VRML 2.0 поддерживает анимацию
и звуковые эффекты; для него существует поддержка на уровне языков Java и
JavaScript. VRML 2.0 был рассмотрен открытой дискуссионной группой и одобрен
многими компаниями, а в августе 1996 года был принят его стандарт. В декабре
1997 года VRML 2.0 был официально заменен на VRML 97, который был впервые
представлен в феврале 1997 года в Монтерее (Калифорния, США). Новый стандарт
практически идентичен спецификациям VRML 2.0, с учетом редакционных поправок
и некоторых незначительных функциональных различий. Таким образом, текущим
VRML-стандартом сегодня является VRML 97, а в работе находится новый формат
- VRML 200x. Описание языка можно найти на Web-сайте Web3D Consortium или по
адресу: www.vrml.org. Однако средства и методы представления 3D-графики в
Интернет продолжают постоянно развиваться и уже не ограничиваются только
языком VRML.
