|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Что же получается? Сопоставление.
Низкое значение порога насыщения монитора приводит к тому, что все яркости, большие 100 cd/m2, просто обрезаются. Это основная причина того, что программы компьютерной графики сталкиваются с большими трудностями при расчете свечения таких источников, как солнце, или свет прожектора, направленный прямо в объектив камеры. Кроме того, это приводит к серьезному уменьшению доступной цветовой гаммы (цветового охвата монитора), и как следствие – к цветовому искажению, что особенно губительно, учитывая высокую чувствительность зрения именно к цвету в верхнем диапазоне интенсивностей освещения. Обрезание диапазона может происходить и по нижней границе – когда все оттенки темнее некоторой заданной величины отбрасываются. Очевидно, это ведет к деградации изображения в темных тонах. Наконец, если не выполнять обрезание по верхней или нижней границе, а попытаться просто " втиснуть" все 10 000 градаций интенсивности изображения в 256 оттенков модели RGB (при помощи некоей процедуры сжатия тонов) – результат, скорее всего, также будет плачевным. Порог яркости монитора с учетом гамма-коррекции постоянен в пределах его динамического диапазона и составляет 100/256=0.4 cd/m2 (приблизительно). Порог чувствительности зрения человека в диапазоне 1-100 cd/m2 колеблется в пределах от 0.02 до 2 cd/m2. Таким образом, для интенсивности свечения вплоть до 20 cd/m2 (0 - 50 в модели RGB) порог яркости монитора недостаточен (меньше) порога чувствительности зрения. Это приводит к потере деталей при отображении темных областей изображения и губительно в отношении тонких тоновых переходов малой интенсивности. Начиная с уровня светимости в 40 cd/m2 и выше (100 в RGB), разрешение монитора по яркости становится излишним по отношению к зрению человека, т.е. вдвое превышает его порог для этой интенсивности (все те же 0, 4 против теперь уже 0, 8 cd/m2). А это может приводить к тому, что в модели RGB будут присутствовать оттенки, неразличимые зрением при представлении изображения на мониторе. Таким образом, 256 уровней интенсивности модели RGB также далеко недостаточно. Практически, монитор и модель RGB могут корректно представлять только изображения с динамическим диапазоном от 20 до 40 cd/m2, что это по сравнению с 100 000 000!? Потерян целый мир… И, наконец, использование фиктивных целочисленных значений интенсивности цветовых каналов в модели RGB не позволяет использовать их в расчетах динамики освещенности на основе корректной физической модели, например, методами GI – ray tracing, radiosity или photon mapping. 60. HDRI. Форматы файлов. Области применения. Где же выход? Что касается монитора, то здесь, пожалуй, сделать ничего нельзя. Увеличивать диапазон за счет увеличения яркости? Монитор с яркостью солнца? Бр-р-р! Понизить нижний порог яркости? Тогда придется работать в абсолютно темной комнате и " белое не одевать", дабы не отсвечивать. Так что, монитор лучше пока оставить в покое, до появления принципиально новых технологий отображения. Но если с монитором мы еще ничего сделать не можем, то отказаться от модели RGB мы уже можем, притом – вполне безболезненно. Давайте описывать изображение реальными физическими величинами интенсивности и цвета освещенности, а монитор пусть показывает что сможет, все равно – хуже чем есть, не будет: ). Это и есть суть представления HDRI – для точек, образующих изображение, указывается интенсивность и цвет в реальных физических величинах или величинах, линейно им пропорциональных. Другими словами, если реальные интенсивности в двух точках изображения отличаются по величине в два раза, то и фиктивные величины, им соответствующие, также должны отличаться в два раза. Естественно, реальные (и фиктивные) значения освещенности указываются уже не целыми, а вещественными числами и обойтись 8 битами на канал не удастся. Такой подход разом снимает все ограничения модели RGB – т.е. динамический диапазон изображения теоретически вообще никак неограничен, полностью снимается вопрос о дискретности и количестве градаций яркости, решается проблема недостаточного цветового охвата. Можно утверждать, что появление HDRI впервые позволило разделить и сделать независимым друг от друга описание, как числовое представление информации об изображении в рамках модели HDRI, и отображение этого описания на том или ином техническом устройстве вывода, например – на компьютерном мониторе, струйном принтере или фотонаборном аппарате. Таким образом, представление и отображение этого представления стали двумя самостоятельными процессами, а само HDRI-описание аппаратно независимым. Именно это и позволяет модели HDRI претендовать в качестве кандидата на новый стандарт описания. Любое конкретное изображение в формате HDRI, в силу полноты описания формата, будет сохранять свою актуальность и через, скажем, 50 или 100 лет, когда средства отображения сильно эволюционируют. То есть, вполне может быть, что через 50 лет человечество будет смотреть в совсем другие мониторы, но на те же HDR изображения. Простота практической реализация получения HDR изображений (об этом чуть позже) позволяет, например, создавать архивные цифровые копии произведений изобразительного искусства, причем файл будет содержать об оригинале всю информацию, без потерь, по крайней мере, в видимой части спектра. Впрочем, аппаратная независимость может дать и другую, вполне конкретную выгоду – упростить процесс управления цветом и гамма - коррекции при переносе изображений между различными устройствами. По крайней мере, в настоящее время отображение HDR изображения на мониторе или его вывод на печать требует преобразование динамического диапазона и цветового охвата HDRI в динамический диапазон и цветовой охват устройства отображения – RGB для мониторов, CMYK для печати, CIE Lab, Kodak CYY и других. Поскольку все эти модели являются LDRI, выполнить такое преобразование без потерь невозможно. Процедура преобразования получила в литературе название tone mapping и в общем случае использует свойства человеческого зрения для минимизации потерь при преобразовании. Поскольку в настоящее время нет математической модели полно и корректно описывающей зрение человека, нет и общего алгоритма tone mapping, всегда дающего качественные результаты. Однако, исследования в этой области ведутся довольно интенсивно и уже имеется целый ряд алгоритмов (или операторов, в терминах tone mapping ), дающих неплохие результаты в конкретных ситуациях. Если использовать аналогии - HDRI выступает в роли фотонегатива (динамический диапазон которого может составлять 1000: 1), а его отображение (преобразование в LDRI) является отпечатком негатива на фотобумагу, динамический диапазон которой составляет всего лишь 100: 1. То есть фотографы постоянно занимаются " тонемаппингом" и наличие хороших фотографий позволяет надеяться, что этот процесс может давать неплохие результаты. Вернемся к числовому представлению описания HDRI. Бесконечный динамический диапазон – это хорошо, но компьютер не может оперировать бесконечностью. Поэтому, на практике динамический диапазон ограничивается сверху и снизу. Хорошим приближением для такого ограничения можно считать диапазон зрения человека, т.е., от 10-6 до 108. Возникает дилемма. Чем шире динамический диапазон представления, тем лучше. С другой стороны, необходимо экономить ресурсы компьютера, поскольку расширение диапазона приводит к увеличению размера файла описания изображения. Как средство решения этой проблемы были разработаны несколько форматов числового представления HDRI.
Форматы файлов
В этом формате для числового представления трех основных каналов R, G, B в формате с плавающей запятой отводится по 4 байта на канал, всего 12 байт (96 бит) на каждый пиксель изображения. Из этих 96 бит один бит отводится под знак, 8 бит для показателя экспоненты и 23 бита для представления мантиссы (или семь значащих цифр). Таким образом, формат.pfm обеспечивает динамический диапазон в 76 порядков. Однако, это приводит к четырехкратному увеличению размера файла, по сравнению со стандартным RGB, причем обычные алгоритмы сжатия информации оказываются в данном случае бессильны.
Это формат разработан Pixar для целей кинопроизводства. Позволяет описать цвет пиксела 33 битами. Эта кодировка покрывает малый динамический диапазон приблизительно в 3.5 порядка величины, чего вполне достаточно для кинопленки, но не достаточно для представления HDRI.
Идея этого формата предложена Greg Ward и заключается в выделении общей экспоненты для трех основных цветов. Мантисса каждого из трех основных цветов описывается 1 байтом, еще один байт – для записи показателя экспоненты, а всего на описание одного пикселя изображения потребуется 32 бита. Размер HDRI файла в такой кодировке всего лишь на треть больше по сравнению с обычным RGB и равен размеру файла в CMYK-представлении. Динамическим диапазон представления в формате Radiance составляет 76 порядков (от 10-38 до 1038). Относительная ошибка представления составляет не более 1%, а еще одним достоинством формата Radiance является возможность его сжатия. Фактически формат Radiance RGBE (.pic, .hdr) в настоящее время стал стандартом кодировки " де-факто". Например, большая часть коммерческих библиотек HDRI и общедоступных библиотек в Интернет составлена из изображений в этом формате. Шестая версия 3ds max, как и многие другие программы компьютерной графики, также использует формат Radiance в качестве основного для представления HDRI.
Наиболее новый и прогрессивный из форматов HDRI, разработан в SGI все тем же Greg Ward и реализован в виде расширений стандартной библиотеки TIFF. Использует для описания 32 бита на. LogLuv использует кодирование интенсивности цвета (16 бит) и описание его хроматической (цветной) составляющей в виде координат цветового пространства CIE (u', v') – модифицированного CIE XYZ, по 8 бит на координату. Динамический диапазон представления охватывает 38 порядков величины (более точно: min=5.44*10-20, max=1.84*1019), а цветовой охват – весь видимый человеком спектр. Относительная погрешность представления не превышает 0.27.
Еще один новый формат, разработан ILM (Industrial Light and Magic). Также использует логарифмическое кодирование интенсивности цвета (L) и его хроматической составляющей (u, v). Имеет две разновидности, 32- битную и 16-битную. Последняя интересна тем, что представляет значения цветов в формате half, разработанном nVidia для языка CgFX и аппаратно поддерживается графическими видеокарт серии FX – как GeForce FX, так и Quadro FX. Таким образом, представление HDRI в этом формате делает возможным их использование в аппаратных шейдерах. Динамический диапазон представления составляет девять порядков величины – от 6.14*10-5 до 6.41*104. Для OpenEXR разработаны алгоритмы сжатия, лучшие из которых позволяют достичь степени сжатия 2: 1.
Области применения HDRI 1. Реальные значения освещенности, полный цветовой охват и весь динамический диапазон, доступные зрению человека в сочетании с относительной простотой технологии получения HDR изображений делают их уникальным средством для длительного сохранения без потерь любой визуально ценной информации. Например, фотографий произведений искусства. 2. Аппаратная независимость. Описание информации об изображении в реальных значениях освещенности означает аппаратную независимость формата HDRI. Так например, цветокоррекция в RGB меняет сами значения интенсивностей каналов в зависимости от гамма-характеристики и цветового охвата монитора, на котором выполнялась цветокоррекция, и сохраняет эти изменения в исходном файле. При переносе на другой монитор, с другими индивидуальными характеристиками, это же изображение будет выглядеть совсем иначе. Другой пример – преобразование между разными цветовыми моделями, например, между RGB и CMYK, которое принципиально не может быть выполнено без потерь в силу различий цветовых охватов. Можете себе представить, что останется от исходного изображения после нескольких преобразований. HDRI позволяет реализовать принципиально иной подход – файл содержит полную и потому не нуждающуюся в изменении информацию об изображении. А задача аппаратного устройства заключается в том, чтобы взять максимум того, что оно может взять из такого описания. Таким образом, перенос изображения для отображения или вывода на самых разных устройствах не требует изменения информации об изображении, а только регулирования возможностей и свойств отображения самого устройства. 3. Графическая обработка изображений. Широкий динамический диапазон, сравнимый с диапазоном человеческого зрения, и полный цветовой охват дают ВСЕ возможности цветокоррекции. Кроме того, обычные графические манипуляции общего характера над изображениями широкого диапазона, такие как применение различных фильтров (например, размытия, edge detection, и других), дают более корректные результаты, нежели над их LDRI-аналогами. 4. Применения в области трехмерной компьютерной графики, анимации и спецэффектов для кино обусловлены реальными значениями освещенности пикселей, хранимых HDR изображениями. Панорамные изображения широкого диапазона успешно используются в качестве источника реалистичного окружающего освещения, отражений и преломлений для синтетических компьютерных объектов. Реалистичность освещения компьютерных объектов позволяет, в свою очередь, естественно и просто встраивать их в " живые" съемки. И эта возможность уже довольно интенсивно и успешно используется в кино для создания спецэффектов и соединения компьютерной анимации и кино. 5. CAD. Еще одна интересная область применения – трехмерное моделирование по фотографиям, например с помощью генераторов ландшафтов, использующих растровые карты высот рельефа. Использование HDRI в этом случае позволяет достичь гораздо большей детализации рельефа по высотам.
Заключение Подводим итоги. Технология HDRI уже прочно вошла в нашу жизнь и принесла несомненные выгоды от ее использования в области компьютерной графики и незаменимы в киноэффектах. Не последнюю роль сыграли исследования Пола Дебевека, благодаря которым HDR изображения стали общедоступными по причине простоты их получения. Более широкое распространение HDRI, несмотря на очень привлекательные возможности, ограничивается современным уровнем технологий отображения, и прежде всего CRT. Так что в ближайшем будущем, скорее всего мы будем наблюдать сосуществование модели HDRI, без которой мы уже не можем, и обычной RGB, без которой мы пока еще не можем. Интересно, какими будут мониторы лет через 10-15? 61. Шрифты. История. Графические характеристики. Графема. Немного истории Шрифт представляет собой упорядоченную графическую форму определенной системы письма. Первой письменной формой передачи мысли была пиктография — рисунки на стенах пещер и на скалах Узелковое письмо. Идеография — следующий этап после пиктограмм. Иероглифы Древнего Египта, знаки-символы были предшественниками современного письма. Немного позже, иероглифы использовались для передачи начального звука названия предмета, явления, события, но полного перехода на фонетическое письмо не произошло. Первый алфавит литеро-фонетического письма создали финикийцы. Этот алфавит стал первоисточником большинства алфавитов мира — греческого, латинского, кириллического и прочих. Греки усовершенствовали финикийский алфавит, введя в него гласные звуки-литеры. Знаки литеры его очень простые, имеют чёткие линии одной толщины, и состоят из простых геометрических форм — круга, треугольника, отрезка. Древнегреческий алфавит стал первым алфавитом в Европе. Латинский и кириллический алфавиты построены на единой графической основе и возникли они с древнегреческих надписей — капиталов. Маюскул высекался на каменных плитах, колоннах, триумфальных арках. Ещё вариант рукописного римского письма — курсив. В VI веке появляется новый стиль письма — унциал. Литеры этого шрифта характеризовались выступом концов за пределы верхних и нижних линий ряда. В XI—XII веках развивается готическое письмо. Готический шрифт имеет множество разновидностей по характеру начертания: текстура, бастарда, ротунда, декоративный, ломбардские версалы, а позже фрактура.
Дальнейшее развитие искусство шрифта получило во второй половине XVIII — начале XIX веков в шрифтах Дидо.
Славянские шрифты В XVIII веке, наряду с европейскими начинают развиваться и русские шрифты, которые до этого развивались самостоятельно, имели основу греческую и назывались кириллица и глаголица. Самые древние шрифты — устав и полуустав — выполнялись со всей строгостью и чёткостью, следуя правилу — уставу — от чего и пошли их названия. С развитием письменности появилась скоропись, которая отличалась быстрым, свободным стилем, с росчерками, петлями, выходящими далеко за границы рядов. Скоропись становится искусством каллиграфии XVII веке. Ею писались грамоты и официальные документы. В середине XVI века появились первые книги, выполненные типографским шрифтом. Одной из таких книг была «Апостол» Ивана Фёдорова, изданная в 1564 году. Новый книжный гражданский шрифт был утверждён Петром I и введён в 1708 году. В 1727 году в Петербурге была основана типография Академии наук, типография Московского университета - в 1756 году. С этого периода начинается складываться отечественная шрифтовая школа. До начала 30-х годов XX века в типографиях использовались наборные шрифты, созданные в дореволюционный период.
Текущие проблемы шрифтов Текстовые шрифты должны удовлетворять не только эстетическим требованиям, но и сугубо практическим – быть удобочитаемыми, экономичными, технологичными. С увеличением объема информации, появлением новых разнообразных изданий и рекламной продукции потребность в различных шрифтах и их роль постоянно возрастают. С приходом в полиграфию компьютеров возрос спрос на компьютерные шрифты. Множество мелких организаций бросились заполнять образовавшийся вакуум. Не имея представления о требованиях, не владея профессиональными навыками художника-шрифтовика, эти «умельцы» в течение 3-4 лет наводнили рынок шрифтовыми поделками, имеющими мало общего с профессиональными шрифтовыми разработками. Создание шрифта – достаточно дорогой процесс. В разработку нового шрифта фирма должна вложить определенные средства на оплату работы художника, разработку или покупку программного обеспечения, оплату труда программистов и т. д. Широкое внедрение компьютерного набора, помимо положительных моментов, при непрофессиональном его использовании привнесло много отрицательного. В первую очередь это относится к оптимальному или хотя бы более-менее правильному выбору шрифта для набора того или иного издания. На практике, зачастую, шрифт, предназначенный для газетного набора, используется для набора книг; русская детская литература набирается шрифтами зарубежных фирм, а современная переводная литература оформляется русскими классическими шрифтами. Помимо некорректного использования шрифтов еще одним негативным моментом компьютерного набора является возможность свободной трансформации шрифта. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 561; Нарушение авторского права страницы
Очевидно, что динамического диапазона монитора (и модели описания RGB) совершенно недостаточно для представления изображений реального мира или, по крайней мере, той его части, которая доступна зрению человека. Типичное следствие этого – обрезание интенсивностей в верхней или нижней части диапазона. В качестве примера можно привести отображение интерьера комнаты с открытым на улицу окном в яркий солнечный день. Монитор корректно отображает либо только комнату, либо только часть улицы, видимую через окно.
