Метод коррекции контура шрифтового знака для выводных устройств с низким разрешением (1095053), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработанные программные средства могут найти применение в практической деятельности шрифтовых и web-дизайнеров, а также использоваться для решения широкого кругазадач компьютерной графики.Положения, выносимые на защиту:1. Модель процесса растрирования контура шрифтового знака, позволяющая подобрать параметры растровой сетки, обеспечивающие минимумискажений.2. Метод корректировки координат опорных точек контура шрифтовогознака по результатам моделирования процесса растрирования, основанный на определении координат центра тяжести растрированной фигурыи центров тяжести четырех ее частей, расположенных в различных квадрантах координатной плоскости.3.
Программная реализация метода моделирования процесса растрирования контурных шрифтов.Реализация результатов работы. Теоретические положения внедрены вучебный процесс ФГБОУ ВПО МГУП имени Ивана Федорова и в настоящее время используются при подготовке магистрантов по магистерской программе220200.68 «Автоматизация и управление». Материалы диссертационной работыиспользованы в качестве методологической основы при разработке общеуниверситетских курсов лекций и практических занятий по дисциплинам «Автоматизированные информационно-управляющие системы», «Информационное обеспечение систем управления», «Программирование и основы алгоритмизации».
Такжетеоретические положения внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «МАТИ –Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского» и в настоящее время используются при подготовке бакалавров по магистерской программе 230100.62 «Информатика и вычислительная техника». Материалы диссертационной работы использованы в качестве методологической основы при разработке общеинститутских курсов лекций и практических занятийпо дисциплинам «Теория автоматического управления», «Спецглавы математики», «Моделирование систем».7Кроме того, определена целесообразность применения разработанного метода при использовании кириллических шрифтов для создания пиксельных баннеров в рекламно-производственной компании ООО «Системные решения»(г.
Ступино).Результаты работы подтверждены актами внедрения и справками об использовании, имеющимися в приложении к диссертации.Апробация работы. Материал, изложенный в диссертационной работе,был доложен на трех научных конференциях: Научно-практическая конференцияМАТИ в 2009г., Международная конференция НТММК в МГУП имени ИванаФедорова в 2011г., Всероссийская научно-техническая конференция «Исследования в области полиграфии и защиты информации» в ТулГУ в 2013г.Публикации. Результаты работы опубликованы в 8 научных статьях, в томчисле 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трѐх глав, заключения, библиографического списка использованных источников и приложений. Она содержит 117 страниц, 8 таблиц, 60 рисунков.
Список литературы включает 90 источников.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении показана актуальность исследования, проведѐнного в рамкахдиссертационной работы. Сформулирована цель и детализированы задачи исследования, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы цель работы, объект и предмет исследования, перечислены положения,выносимые на защиту.В первой главе представлены результаты обзора современных типов различных выводных устройств и их шрифтового обеспечения. Выделен класс устройств с низким разрешением и охарактеризованы проблемы, связанные с возможностью использования на таких устройствах той или иной шрифтовой гарнитуры для вывода текста с желаемым размером знаков.Рассмотрены отечественные и зарубежные классификации типографскихшрифтов.
На основании приведенных классификаций в рамках исследования решено выделить три основных класса гарнитур: рубленые шрифты, шрифты с засечками и декоративные (акцидентные) шрифты.Для мониторов LG Flatron E1910S, NEC MultiSync EA191M, ViewSonic BenQBL 902M с диагональю экрана 19 дюймов и разрешением 1280х1024 величина ppiсоставляет 86 ppi. В группе рубленых шрифтов заметные глазу искажения дляданного типа выводных устройств при растрировании с инструкциями разметкимогут появляться, начиная с кегля 13 pt, в группе шрифтов с засечками – с 16pt(рис.
1).8а)б)Рис. 1. Проблемы при растрировании с разрешением 86ppi, масштаб 200%.а) гарнитура Europe Regular б) гарнитура PravdaПроведѐн анализ современных форматов контурных шрифтов, используемых в полиграфии. Сделан обзор существующих методов коррекции контурашрифтового знака. Приведено описание декларативного и программируемого методов разметки. В частности, рассмотрен стандартный метод программируемойразметки, при котором в описание контура шрифтового знака добавляются фрагменты кода, изменяющего отдельные фрагменты контура при переходе от большого разрешения к меньшему. Отмечается, что работа по созданию разметкишрифта весьма трудоемка и требует высокой квалификации у дизайнера.В работе рассмотрены метод создания корректирующих инструкций разметки в файле шрифта вручную, метод построения каркасной и контурной модели шрифтового знака и последующего их сравнения для минимизации искажений(К.
Бетрисе, Р.Д. Герш), метод автоматического переноса инструкций из одногошрифта в другой (Д. Салесин, Д. Уэйд, Д. Зонгкер) и метод построения автоматической разметки шрифтовых знаков на основе их скелетного представления (Л.М.Местецкий, Э.Л. Якупов). Приведены их недостатки, одним из которых являетсяузкая направленность, методы основаны на локальных изменениях контура знака.Эффективность применения указанных подходов для кириллических шрифтов неисследовалась. Особо отмечен тот факт, что метод разметки применен, в основном, для знаков латинского алфавита.
Кириллические шрифты, которые создавались на базе гарнитур, разработанных для латинских букв, как правило, не размечены для низких разрешений. Это приводит к тому, что при выводе на экран илина бумагу некоторых кириллических букв, таких, например, как Ш, Щ, Ы, прималых размерах кегля искажения становятся заметными на глаз.Рассмотрены основные алгоритмы растрирования, применяемые в цифровой типографии. В частности, проанализированы алгоритмы монохромного пиксельного растрирования, монохромного сглаживания и субпиксельного сглаживания.
Определены их преимущества и недостатки. Сделан вывод о необходимости корректировки контура шрифтового знака до применения сглаживающихфильтров.9В выводах первой главы обосновывается существование проблемы и актуальность тематики диссертации и формулируются задачи работы.Во второй главе описывается метод моделирования процесса растрирования и корректировки контура шрифтового знака.Приводится детальное описание контуров шрифтовых знаков. Кривые линии описываются параметрическим уравнением кубической кривой Безье, определяемой четырьмя вершинами:R(t) = (((1– t) P0 + 3t P1) (1 – t) + 3t2 P2)(1 – t) + t3P3, 0 < t < 1.(1)При t = 0 точка на кривой совпадает с точкой P0, а при t = 1 – с точкой P3.Форма кривой Безье зависит от положения опорных точек P0, P1, P2, P 3.Известно, что аффинные преобразования кривой (перенос, масштабирование, вращение) можно осуществить путем применения соответствующих трансформаций к ее опорным точкам.
Формулу (1) можно привести к виду:3R(t ) Bi (t ) Pki 0(2)где Bi (t) – многочлены Бернштейна, сумма которых по i от 0 до 3 равна 1 при любом t.Если координаты опорных точек Xk, Yk (k = 0,1,2,3) сдвинуть по горизонталии вертикали на x и y соответственно, а затем выполнить сжатие по соответствующим осям координат, с коэффициентами Kx и Ky, то новые значения координат окажутся равнымиX*k = Kx (Xk, + x), Y*k = Kx (Yk + y), k = 0,1,2,3.(3)Из формулы (3) следует, что координаты точек кривой X(t), Y(t) дляt(0; 1) в этом случае будут равныX (t)= Bk(t) X*k = Bk(t) Kx (Xk, + x) = Kx (X(t) + x),Y (t)= Bk(t) Y*k = Bk(t) Ky (Yk, + y) = Ky (Y(t) + y),то есть все точки кривой изменяются по тому же закону, что и опорные точки.При этом условия сопряжения в граничных точках каждого фрагмента знака сохраняются и форма знака в целом сохраняется.Таким образом, если в описании контура буквы одновременно изменитькоординату x всех опорных точек на величину x, то произойдет параллельныйсдвиг всего контура вдоль оси Ох.
Аналогично, при изменении значения y, контурсдвинется вдоль оси Oy. Сжатие по координатным осям соответствует операциимасштабирования знака.Для описания контура знака используется промежуточный формат, который может быть конвертирован в любой из используемых в настоящее времяформатов контурных шрифтов. Контур знака представляется в виде последовательности сопряженных между собой отрезков прямых линий и кубических10сплайнов, представленных в виде кривых Безье. Каждый фрагмент характеризуется координатами опорных точек, по две для отрезков прямых и по четыре длякубических кривых Безье.С помощью метода экспертных оценок проводится определение допустимых величин кегля, при которых возникают визуально заметные искаженияшрифтовых знаков. Проводится анализ причин возникновения искажений в различных типах гарнитур.Обосновывается необходимость использования критерия, позволяющегоколичественно оценивать степень соответствия растрового изображения и оригинала, которым можно считать изображение, полученное путем растрирования свысоким уровнем разрешения.
В качестве такого критерия предлагается использовать характерные точки: центр тяжести P0 самой фигуры знака и центры тяжести четырех ее частей P1 – P4, на которые данная фигура делится линиями, параллельными осям координат и проходящими через P0 (рис.2).Указанные на рис.2 центры тяжести фигуры и ее четырех частей полученыпосле растрирования с максимально возможным разрешением.P4P1P0P3P2Рис.2. Центр тяжести фигуры знака (P0 ) и центры тяжести частейфигуры, расположенных в четырех квадрантах (P1 – P4 )Процесс растрирования векторного изображения с заданным разрешениемможно представить как наложение на контур растровой сетки с ячейкой H x H ипоследующим закрашиванием тех ячеек, в которые попадают точки исходнойфигуры знака.У получившейся в результате растрирования фигуры можно определитькоординаты центров тяжести и сравнить их с исходными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
