Средства и технологии обработки графической информации

Оглавление

Введение 2

1. Средства  и технологии обработки графической  информации 3

2. Типы компьютерной  графики 6

3. Понятие  цвета в компьютерной графике 14

Заключение 16

4. Практическая  часть. (Вариант-21) 17

Список использованной литературы 24

Приложения 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В данной работе мне предстоит рассмотреть о тему - Средства и технологии обработки графической информации. Это тема актуальна в данное время, потому что компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики сейчас в России, да и во  все мире. Графическое представление информации используется повсюду в рекламе, бизнесе,  и даже в искусстве. Она помогает людям зарабатывать деньги поэтому происходит постоянное совершенствование старых и  разработка новых технологий в обработке графического изображения. В работе я рассмотрю три основных способа формирования изображения - это растровый, векторный и фрактальный. Выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением, потому что и тот и другой имеет ряд достоинств и некоторые недостатки. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате.

В практической части работы (№21) предстоит: построить данные по условию таблицы и заполнить  их, выполнив консолидацию по расположению данных, а так же  построить  гистограмму по данным, которые мы получим в результате решения  задачи.

Работа будет выполнена  на ПК: Windows XP Professional (версия 2002 г.), с использованием программ: Microsoft Word  и Microsoft Excel.

 

 

1. Средства и технологии обработки графической информации

Представление данных в графическом  виде на мониторе компьютера стало  использоваться в середине 50-х годов  в военных  целях и в помощь  научным исследованиям. В то время, ЭВМ были очень велики по размеру  и могли занимать целую комнату. С тех пор компьютеры совсем изменились, и вместе с ними модернизировались и все технологии обработки графической информации. Они используются теперь не только в секретных и военных целях, а стали неотъемлемой частью нашего быта. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом «де-факто» для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Обработка графической информации в данное время является весьма широкой  областью научного знания. Поэтому  выделяют целую область информатики, которая описывает методы и средства создания и обработки изображения  на ЭВМ. Она называется - компьютерная графика. [2, C. 57]

       Современные компьютеры все шире применяются для построения изображений (рисунков), используемых в научных исследованиях; для наглядного представления результатов; в конструкторских разработках, тренажерах, компьютерных играх; в инженерном, издательском, рекламном деле и других областях. Компьютерная графика служит основой анимации, под которой понимается изменение вида, формы, размеров, расположения объектов на экране, создающее эффект мультипликации. Различают три основных типа компьютерной графики: растровая, векторная и фрактальная. Обычно особо выделяют еще трехмерную (3D — three‑dimensional) графику как средство построения объемных изображений. По цветности различают черно-белую и цветную компьютерную графику, а по областям применения — инженерную, научную, деловую, игровую (развлекательную) компьютерную графику, компьютерную полиграфию и другие типы.

Любая информация, в том  числе и графическая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении  физическая величина принимает бесконечное  множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно. Преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную производится путем пространственной дискретизации. Пространственную дискретизацию можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета.

Можно сказать, что компьютерная графика - это одно из самых интенсивно развивающихся и перспективных  направлений информатики. Потому что  это область касается всей нашей  жизни с утра до вечера, всего  нашего материального мира; работы, учебы, развлечений, даже голливудские фильмы, которые мы смотрим, и которые  восхищают нас своей правдоподобностью  спецэффектов, и то результат работы в области компьютерной графики.

Все изобилие изображений, используемых на компьютере можно разделить на три большие группы

1) 2D-графика, в которой  создаются только плоские изображения.

2) Трехмерное изображение  или 3D-графика 

3) Анимационная графика

Создание изображения  производиться с помощью специальных  инструментов - графических редакторов. А хранение осуществляется в файлах графических формата. Графический  файл содержит представление изображения  на внешнем устройстве, размер, разрешение, степень и способ сжатия и.т.п., а так же специфическую для каждого графического редактора информации (например, информацию о кривых содержат файлы Corel Draw, файлы  Photoshop-информацию о слоях, каналах и.т.д.). При записи на носитель, каждый графический редактор кодирует эту информацию определенным образом. Способ записи в файл и совокупность информации об изображении, которое там содержаться называется форматом графического файла. В общем случае, все графические форматы можно разделить на две группы:

1) Форматы общего назначения, содержащие только само изображение и предназначенные для хранения, переноса или просмотра изображения (qif, tiff, jpeg  и др.)

2) Специфические форматы,  ни используются для хранения  промежуточных результатов редактирования  изображений (например, cdr, ai и др.) [3, C. 37]

 

В зависимости от способа  формирования изображения компьютерную графику можно разделить на растровую, векторную и фрактальную. Рассмотрим  эти три типа компьютерной графики  подробнее.

 

 

 

 

2. Типы компьютерной графики

Растровая графика

Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку пикселей или точек цветов (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах. Важными характеристиками изображения являются:

- количество пикселов — разрешение. Может указываться отдельно количество пикселов по ширине и высоте (1024*768, 640*480,...) или же, редко, общее количество пикселей (часто измеряется в мегапикселах);

- количество используемых цветов или «глубина цвета» (эти характеристики имеют следующую зависимость: , где N - количество цветов, а I - глубина цвета);

- цветовое пространство (цветовая модель) RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др.

Растровую графику редактируют  с помощью растровых графических  редакторов. Создается растровая  графика фотоаппаратами, сканерами,непосредственно  в растровом редакторе, также  путем экспорта из векторного редактора или в виде скриншотов.

Суть принципа точечной графики: если надо закодировать какой-то объект, то на него "накладываем" сетку  и создаем матрицу (таблицу) той  же размерности, заполняя единицами  ячейки, наложенные на объект, и нулями вне объекта. Если границы оригинал-объекта  параллельны границам ячеек сетки, получается идеальная матрица (bitmap) из нулевых и единичных битов, которая представляет закодированное изображение объекта. Если эту матрицу  вывести на экран или принтер  или на диск для хранения, то получим  оттиск объекта. Таким образом, с  помощью отдельных блоков можно закодировать объект - известный древний способ рисования по клеточкам. (Приложение 1)¹

Достоинства растровой  графики:

- Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому без потерь в размере файла.

Распространённость —  растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких  значков до плакатов.

- Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.

-Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.

Недостатки растровой графики:

- Большой размер файлов с простыми изображениями.

- Невозможность идеального масштабирования.Невозможность вывода на печать на плоттер.

- Из за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику.

Форматы:

Растровые изображения обычно хранятся в сжатом виде. В зависимости  от типа сжатия может быть возможно или невозможно восстановить изображение  в точности таким, каким оно было до сжатия (сжатие без потерь или  сжатие с потерями соответственно). Так же в графическом файле  может храниться дополнительная информация: об авторе файла, фотокамере и её настройках, количестве точек  на дюйм при печати и др.

- BMP или Windows Bitmap — обычно используется без сжатия, хотя возможно использование алгоритма RLE.

- GIF (Graphics Interchange Format) — устаревающий формат, поддерживающий не более 256 цветов одновременно. Всё ещё популярен из за поддержки анимации, которая отсутствует в чистом

- PNG, хотя ПО начинает поддерживать APNG.

- PCX устаревший формат, позволявший хорошо сжимать простые рисованые изображения (при сжатии группы подряд идущих пикселов одинакового цвета заменяются на запись о количестве таких пикселов и их цвете).

- PNG (Portable Network Graphics) .

- JPEG очень широко используемый формат изображений. Сжатие основано на усреднении цвета соседних пикселей(информация о яркости при этом не усредняется) и отбрасывании высокочастотных составляющих в пространственном спектре фрагмента изображения. При детальном рассмотрении сильно сжатого изображения заметно размытие резких границ и характерный муар вблизи них.

- TIFF поддерживает большой диапазон изменения глубины цвета, разные цветовые пространства, разные настройки сжатия (как с потерями, так и без) и др.

- RAW хранит информацию, непосредственно получаемую с матрицы цифрового фотоаппарата или аналогичного устройства без применения к ней каких-либо преобразований, а также хранит настройки фотокамеры.

Позволяет избежать потери информации при применении к изображению  различных преобразований (потеря информации происходит в результате округления и выхода цвета пиксела за пределы  допустимых значений). Используется при  съёмке в сложных условиях (недостаточная  освещённость, невозможность выставить  баланс белого и т.п.) для последующей  обработки на компьютере (обычно в  ручном режиме). Практически все  полупрофессиональные и профессиональные цифровые фотоаппараты позволяют сохранять RAW изображения. Формат файла зависит  от модели фотоаппарата, единого стандарта  не существует

К программным средствам  обработки растровой графики  относятся растровые графические  редакторы: GIMP, Paint.NET, Tux Paint, Adobe Photoshop, Adobe Fireworks, Corel Photo-Paint, Corel Paint Shop Pro, Corel Painter, Microsoft Paint. [ 5 ]

Векторная графика

Вид кодировки графических изображений, основанный на геометрии, но не точек (как  в растровой графике), а кривых. В качестве сплайнов выбраны кривые Безье. (Пьер Безье - французский математик, рассчитывал сплайны корпуса  автомобилей). (Приложение2)²

Сплайн - основное понятие векторной  графики. Линейные картинки - это сплайны. На сплайнах построены современные  шрифты TryeType и PostScript. Суть сплайна: любую  элементарную кривую можно построить, зная четыре коэффициента P0, P1, P2 и P3, соответствующие четырем точкам на плоскости. Перемещая эти точки, меняем форму кривой.                                                                                                                   Примером векторной графики служат работы, созданные в графическом редакторе CorelDraw. В отличие от растра векторное изображение состоит из отдельных линий-направляющих (векторов) которые образуют изображение. В файле хранится информация не о каждой точке, а об элементах, из которых состоит изображение, т.е. о направляющих из которых она создана. Векторные изображения занимают сравнительно небольшой объем и легки в редактировании. Любой элемент картинки может быть изменен отдельно от других. Изображение легко меняет размер, не теряя качества и сохраняя первоначальную композицию (расположение элементов) Вектор пластичен, что позволяет отображать его на устройствах с различной разрешающей способностью одинаково качественно. Но изображения векторной графики просты по визуальному восприятию и в основном выглядят "нарисованными".

Достоинства векторной  графики:

- Малый объем памяти. При кодировании векторного изображения хранится не само изображение объекта, а координаты четырех точек, поэтому объем памяти очень мал по сравнению с точечной графикой. Вывод: Векторная графика - очень экономичный способ кодирования. Она экономна в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик несильно увеличивает размер файла.  - Свобода трансформации. Векторное изображение можно вращать, масштабировать без потери качества изображения. Объекты векторной графики просто трансформируются и ими легко манипулировать, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения.