Компьютерная графика

1. Каким образом хранится информация­ в случае растровой графики?

В случае растровой графике изображение представляется в виде матрицы точек. Для каждой точке хранятся ее цвет и прозрачность (не во всех форматах). Т.к. данные на диске хранятся линейно, то для восстановления рисунка используется метаинформация о горизонтальном размере массива, хранящаяся в заголовке файла.

2. Каким образом храниться информация в случае векторной графики?

В случае векторной графики изображение представляется в виде набора примитивов, которые имеют математическое описание. Каждый примитив имеет свои определенные характеристики. Например:

• круг – центр и радиус;

• прямоугольник – координаты верхнего левого и правого нижнего угла

• линия – координаты узлов и направляющие векторы.

3. Почему при масштабировании растровой графики падает качество картинки, а при масштабировании векторной -- нет?

При масштабировании векторной графики изменяется математическое описание примитивов и рисунок прорисовывается заново. Растровая графика – это набор пикселей и при масштабировании пиксели либо растягиваются, либо теряются без возврата.

4. Какие форматы хранения растровых и векторных изображений Вам известны? Чем они характеризуются?

Растровые форматы

• BMP - формат хранения растровых изображений, разработанный компанией Microsoft. В формате BMP изображения могут храниться как есть или же с применением некоторых распространённых алгоритмов сжатия. В частности, формат BMP поддерживает RLE-сжатие без потери качества, а современные операционные системы и программное обеспечение позволяют использовать JPEG и PNG (эти форматы встраиваются в BMP как в контейнер)

• GIF популярный формат графических изображений. Способен хранить сжатые данные без потери качества в формате не более 256 цветов. Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).

• JPEG - один из популярных графических форматов, применяемый для хранения фотоизображений и подобных им изображений. Файлы, содержащие данные JPEG, обычно имеют расширения (суффиксы) .jpeg, .jfif, .jpg, .JPG, или .JPE. Однако из них .jpg является самым популярным на всех платформах. MIME-типом является image/jpeg. Алгоритм JPEG позволяет сжимать изображение как с потерями, так и без потерь (режим сжатия lossless JPEG).

• PNG растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь по алгоритму Deflate. PNG был создан как свободный формат для замены GIF

Векторные форматы

• CDR — векторное изображение или рисунок, созданный с помощью программы CorelDRAW. Данный формат файла разработан компанией Corel для использования в собственных программных продуктах. Так как формат проприетарный, CDR-файлы не поддерживаются многими программами, предназначенными для редактирования изображений. С помощью свободного конвертора uniconvertor возможна конвертация в свободные форматы, например в SVG. [1]. Недостатком формата является также отсутствие совместимости новых версий формата с более ранними версиями CorelDRAW.

• SVG (от англ. Scalable Vector Graphics — масштабируемая векторная графика) — язык разметки масштабируемой векторной графики, созданный Консорциумом Всемирной паутины (W3C) и входящий в подмножество расширяемого языка разметки XML, предназначен для описания двумерной векторной и смешанной векторно/растровой графики в формате XML. Поддерживает как неподвижную, так анимированную и интерактивную графику — или, в иных терминах, декларативную и скриптовую.

• WMF (англ. Windows MetaFile) — универсальный формат векторных графических файлов для Windows приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. Формат разработан Microsoft и является неотъемлемой частью Windows, так как сохраняет последовательность аппаратно-независимых функций GDI (Graphical Device Interface), непосредственно выводящих изображение в заданный контекст графического устройства (на экран, на принтер и т.п.)

5. Что такое тоновая коррекция?

Тон – яркость пикселя. Тоновая коррекция – выравнивание яркости пикселей изображения. Темные точки становятся светлее, светлые – темнее. Может производиться как автоматически, так и с помощью гистограммы уровней.

6. Что такое трехмерная полигональная модель

Полигональное моделирование (polygonal modeling) — это самая первая разновидность трехмерного моделирования, которая появилась в те времена, когда для определения точек в трехмерном пространстве приходилось вводить вручную с клавиатуры координаты X, Y и Z. Как известно, если три или более точек координат заданы в качестве вершин и соединены ребрами, то они формируют многоугольник (полигон), который может иметь цвет и текстуру. Соединение группы таких полигонов позволяет смоделировать практически любой объект. Недостаток полигонального моделирования состоит в том, что все объекты должны состоять из крошечных плоских поверхностей, а полигоны должны иметь очень малый размер, иначе края объекта будут иметь ограненный вид. Это означает, что если для объекта на сцене предполагается увеличение, его необходимо моделировать с большим количеством полигонов (плотностью) даже несмотря на то, что большинство из них будут лишними при удалении от объекта.

7. Что такое камера в терминах 3d моделирования.

Камера представляет собой специальный объект, имитирующий реальную съемочную камеру, через которую происходит наблюдение трехмерной сцены. Используются при визуализации и анимации.

8. Что такое воксель

Во́ксел (в разговорной речи во́ксель, англ. Voxel — образовано из слов: объёмный (англ. volumetric) и пиксел (англ. pixel) — элемент объёмного изображения, содержащий значение элемента растра в трёхмерном пространстве. Вокселы являются аналогами пикселов для трехмёрного пространства. Воксельные модели часто используются для визуализации и анализа медицинской и научной информации.

Как и в случае с пикселами, сами по себе вокселы не содержат информации о своих координатах в пространстве. Их координаты вычисляются из их позиции в трёхмерной матрице — структуре, моделирующей объёмный объект или поле значений параметра в трёхмерном пространстве.

Этим вокселы отличаются от объектов векторной графики, для которых известны координаты их опорных точек (вершин) и прочие параметры.

Воксельные модели имеют определенное разрешение. Каждый воксел имеет определенное значение, например, цвет.

Для хранения воксельной модели применяют массив размерами X×Y×Z. Несжатые воксельные модели (по сравнению с векторными) потребляют гораздо больше места в памяти для обработки. К примеру, одна несжатая модель размером 256×256×256 вокселей будет занимать память объёмом от 32 Мб (256*256*256=16777216 вокселей и как минимум 2 байта на воксель даже в 256-ти градациях серого, так как к ним надо добавить 256 градаций прозрачности, итого 16777216*2=33554432 байт=33554432/1024=32768 Кб = 32768/1024=32 Мб), в то время как векторной модели может потребоваться в десятки или даже сотни раз меньше.

9. Что такое анимация

Анимация - технические приёмы получения движущихся изображений, иллюзий движения и/или изменения формы (морфинг) разнообразных объектов живой и не живой природы. В частности персонажей или сцен кино- или телефильмов. Благодаря технике мультипликации появилось мультипликационное анимационное искусство кинематографа и художественного телевидения.