Кодирование графических данных.

Графический режим представления данных впервые был использован в 50-е годы ХХ века в научных и военных исследованиях. В настоящее время графический интерфейс пользователя является стандартом «де-факто» для программного обеспечения различных классов.

Компьютерная графика − это специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки графических изображений.

В зависимости от способа формирования изображения различают 3 вида компьютерной графики:

• растровую;
• векторную;
• фрактальную.

Отдельным предметом является трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. В ней сочетаются растровый и векторный способы формирования изображений.

В растровой графике основным элементом изображения является точка (пиксель). Изображение представляет собой матрицу (растр) точек, имеющих заданный цвет. В памяти компьютера хранятся коды цветов каждой точки растра.

В векторной графике основным элементом изображения является линия (прямая или кривая). Все объекты изображения состоят из линий, например: четырехугольник − это 4 связанных отрезка прямой линии, куб − это 6 связанных квадратов или 12 связанных отрезков прямой линии. Объекты векторной графики хранятся в памяти компьютера в виде набора параметров, присущих объекту:

· параметров формы;

· параметров свойств линий;

· параметров свойств заполнения (для замкнутых линий).

В основе определения параметров формы лежит математическое представление линии. Например, прямая линия имеет 2 числовых параметра: смещение линии по вертикали относительно начала координат, тангенс угла наклона линии к оси абсцисс.

Параметрами свойств линий являются: толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная, штриховая,...). Для замкнутых линий добавляются параметры свойств заполнения: заполнение сплошным цветом, текстурой или картой.

Как было сказано, объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, однако на экран монитора изображения все равно выводятся в виде точек (такова физическая природа отображения). Поэтому перед выводом объекта на экран происходит вычисление координат экранных точек в изображении объекта. Аналогичные вычисления производятся и при выводе изображения на принтер. По этой причине векторную графику называют вычисляемой графикой.

Фрактальная графика, как и векторная, является вычисляемой. Изображения строятся по уравнениям или системам уравнений, изменяя коэффициенты которых можно менять изображение. В памяти компьютера хранятся формулы. Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник.

В любом виде компьютерной графики необходимо кодировать цвет (цвет точки, линии или др. объекта). При кодировании цвета используют 2 основных понятия:

• цветовое разрешение (глубина цвета);
• цветовая модель.

Цветовое разрешение определяет, какое количество цветов может отображаться одновременно. Это зависит от разрядности кода цвета:

Примечание.

Ощущение цвета формируется человеческим мозгом в результате анализа светового потока, попадающего на сетчатку глаза от излучающих или отражающих объектов. Цветовые рецепторы (колбочки) подразделяются на 3 группы, каждая воспринимает лишь один цвет − красный, зеленый или синий. Световой поток формируется излучениями, представляющими комбинацию этих «чистых» цветов или их производных. Для излучающих объектов (например, экран монитора) характерно аддитивное цветовоспроизведение − световые излучения суммируются; для отражающих объектов (например, полиграфический отпечаток) характерно субтрактивное цветовоспроизведение − световые излучения вычитаются.

Цветовая модель определяет способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты. В компьютерной графике наиболее популярны 2 цветовые модели:

• RGB;
• CMYK.

В цветовой модели RGB цветовой оттенок получается путем суммирования 3-х основных цветов (компонентов):

• R − red − красный;
• G − green − зеленый;
• B − blue − синий.

При наложении яркость увеличивается. Черному цвету соответствуют минимальные (нулевые) значения всех компонент, белому − максимальные.

В цветовой модели CMYK цветовой оттенок получается из дополнительных цветов, т.е. цветов, которые дополняют основные до белого:

• C − cyan − голубой (дополнительный к R);
• M − magenta − пурпурный (дополнительный к G);
• Y − yellow − желтый (дополнительный к B);
• K − black − черный.

При наложении дополнительных цветов яркость уменьшается.

Модель CMYK используется в полиграфии. Полноцветную иллюстрацию получают, поочередно накладывая голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки изображения, т.е. перед печатью изображение разделяют на 4 составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называют цветоделением.

Цветовая палитра − это специальная таблица, содержащая коды цветов и цветовых оттенков. В режиме True Color необходимости в цветовой палитре нет, т.к. в 3-х байтах достаточно информации о цвете (цветовом оттенке) точки. В режиме High Color используется фиксированная палитра. Она не прилагается к графическому файлу, т.к. является универсальной. В режиме 1-байтного кодирования код отражает не цвет пикселя, а индекс цвета, т.е. его номер в сопроводительной цветовой палитре. Эта палитра должна быть приложена к графическому файлу. Разные файлы могут иметь разную цветовую палитру. В Web-графике используется безопасная палитра − заранее оговоренная палитра, включающая 216 цветов.