Представление графической информации в компьютере

Чаще всего при работе с изображениями и фотографиями мы имеем дело с двумерной графикой, которую по способу создания и представления графической информации разделяют на растровую, векторную и фрактальную графику

растровый, векторный и фрактальный способы описания графической информации в компьютере

Растровая графика

Основной элемент изображения - точка. Точка на экране называется "пиксел"

С размером изображения связано его разрешение. Единица измерения разрешения "dpi" - dots per inch - точек на дюйм.

Растровая графика оперирует с изображениями в виде растров. Неформально можно сказать, что растр - это описание изображения на плоскости путем разбиения всей плоскости или ее части на одинаковые квадраты и присвоение каждому квадрату своего атрибута. Иногда понятие растра определяют более широко: как разбиение плоскости (или ее участка) на равные элементы (т.е. "замощение"). Такие элементы растра называются пикселями (pixel - picture element). Каждому пикселю может быть задан определенный атрибут, это, как правило, цвет или яркость. В растровой графике пиксели выстраиваются в виде прямоугольной матрицы (bitmap), где из них, как из крохотных точек собрано мозаичное изображение. Благодаря маленькому размеру и большой концентрации таких пикселей-точек, отдельные точки становятся невидны (или малозаметны), и создаётся впечатление однородной картины.

Растровый способ представления изображений прекрасно подходит для хранения фотографий и видеофрагментов и позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности.

Векторная графика

Основной элемент изображения - линия.

Линия представлена в памяти ПК несколькими параметрами и в этом виде занимает гораздо меньше места, чем растровая линия состоящая из точек, для каждой из которых требуется ячейка памяти.

Линия - элементарный объект векторной графики. Любой сложный объект можно разложить на линии, прямые или кривые. Поэтому часто векторную графику называют объектно-ориентированной

Другой способ представления графической информации в компьютере векторная графика (или геометрическое моделирование). Элементарными объектами векторной графики являются простые геометрические фигуры, такие как линия, окружность, которые хранятся в памяти компьютера в виде математических формул и числовых параметров. Из простейших фигур складываются более сложные. Каждая фигура обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием. Охватываемое фигурами пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры, карты), цветом или особым способом (например, заштрихована).

Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет -- трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка.

Векторная графика используется для создания иллюстраций и рисунков в издательском деле, карт в компьютерной топографии (геоинформационных системах). СAD-системы (системы автоматизированного проектирования) используют векторный подход для рисования чертежей.

При помощи векторной графики можно задать не только двумерные, но и трёхмерные фигуры. Все современные редакторы трёхмерной графики являются векторными, и лишь при создании итогового изображения или видеоролика происходит преобразование в растровую графику.

Векторное изображение проще анимировать, поэтому, сегодня векторная графика используется для создания анимации и компьютерных игр. Например, программа Macromedia Flash, предназначенная для создания анимации на веб-страницах, основана на векторном представлении графики, хотя и поддерживает использование растровых изображений.

Необходимо отметить, что в процессе визуализации векторная графика всегда преобразовывается в растровую форму.

Достоинства и недостатки растровой и векторной графики

Каждый из видов графики имеет свои достоинства и недостатки, следует отметить определенную "зеркальность" их достоинств и недостатков.

Среди достоинств растровой графики можно рассматривать два принципиальных и одно относительное:

· аппаратная реализуемость;

· программная независимость;

· фотореалистичность изображений.

Следуют обратить особое внимание на недостатки растровой графики:

· значительный объем файлов;

· трансформирования с потерей качества (пикселизация, зернистость);

· аппаратная зависимость -- причина многих погрешностей;

· отсутствие объектов.

Достоинства и недостатки растровой графики являются зеркальным отражением достоинств и недостатков векторной графики.

Достоинства векторной графики:

· минимальный объем файла,

· полная свобода трансформаций;

· аппаратная независимость;

· объектно-ориентированный характер.

Два принципиальных и один условный недостаток векторной графики:

· отсутствие аппаратной реализуемости;

· программная зависимость;

· жесткость изображений.

Фрактальная графика

Фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, к изображениям вне этих классов, фракталы применимы слабо.

Фрактальная графика, как и векторная вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти не хранятся. Изображение строится по уравнению, или системе уравнений, поэтому ничего кроме формулы хранить не надо. Изменив коэффициенты можно получить совершенно другую картину.

Способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

их характеристики и области применения

Растровые редакторы

К редакторам обработки растровой графики относятся Adobe Photoshop, Corel Photo Paint

Основное назначение растрового редактора.

* В ретуши готовых изображений

* В монтаже композиций из отдельных фрагментов, взятых из различных изображений

* В применении специальных эффектов, называемых фильтрами

* Основные технические операции при работе с изображениями:

Возможности

ь Изменение динамического диапазона (управление яркостью и контрастностью изображения)

ь Повышение четкости изображения

ь Цветовая коррекция (изменение яркости и контрастности в каналах красной, зеленой и синей составляющей цвета)

ь Отмывка (изменение яркости отдельных фрагментов)

ь Растушевка (сглаживание перехода между границами отдельных фрагментов)

ь Обтравка ("вырезание" отдельных фрагментов из общей композиции)

ь Набивка (восстановление утраченных элементов изображения путем копирования фрагментов с сохранившихся участков)

ь Монтаж (компоновка изображения из фрагментов, скопированных из других изображений или импортированных из других редакторов)

Векторные редакторы

* Векторные редакторы применяют для создания графических изображений высокой четкости и точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их помощью также создают штриховые рисунки.

* Основные редакторы векторной графики: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw. Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты, и, соответственно, приемы создания векторных изображений в этих редакторах удивительно похожи.

* Для работы с изображением каждый векторный редактор имеет панель инструментов и другие элементы управления.

* Инструменты панели управления служат для простейших операций с контурами.

* Прочие элементы управления сосредоточены в строке меню и специальных диалоговых окнах. В векторном редакторе Adobe Illustrator, например, эти диалоговые окна называют палитрами.

* Векторное изображение можно строить вручную путем создания и объединения простейших контуров, либо получать путем трассировки (векторизации) растровых изображений

* Текстовые объекты в векторных редакторах рассматриваются как объекты особой породы.

* Векторные редакторы позволяют создавать новые конструкции символов с помощью инструментов для работы с контурами

* Перед использованием векторного изображения очень часто выполняется операция перевода векторного изображения в растровое. Такая операция называется растрированием изображения.

кодирование цвета в системе RGB

При создании приложений часто приходится задавать цвета различных видимых на экране объектов, таких как линии и точки графиков, графические примитивы, элементы интерфейса. Для представления цвета в языке BARSIC используется RGB кодировка. Цвет в RGB кодировке представляется тремя числами: интенсивностью красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) цветов. Интенсивность каждого цвета задается числом, лежащим в диапазоне от 0 до 255, т.е. одним байтом. Для задания цвета в RGB кодировке требуется, тем самым, три байта.

Тремя байтами кодируются числа от 0 до 256*256*256-1, или, в шестнадцатиричном виде, от #000000 до #FFFFFF. Здесь мы использовали синтаксис языка BARSIC для представления чисел в шестнадцатиричном виде (см. предыдущий пункт). Каждому числу из этого диапазона соответствует цвет в RGB кодировке, где старший байт числа дает интенсивность красного цвета, средний – синего и младший байт – зеленого цвета. Например, число #FF0000 кодирует ярко-красный цвет (первый байт – 255, или #FF в шестнадцатиричной форме, максимальная интенсивность, остальные байты – 0, интенсивность нулевая). Число #00FF00 кодирует ярко-зеленый цвет, а число #0000FF – ярко-синий. Смесь ярко-красного и ярко-зеленого цветов (#FFFF00) дает желтый цвет; смесь синего и зеленого (#00FFFF) – голубой; смесь красного и синего (#FF00FF) – малиновый; смесь всех цветов с максимальной интенсивностью (#FFFFFF) дает белый цвет.

Таким образом, цвет в RGB кодировке представляет собой целое число, лежащее в диапазоне от 0 до 16777215 (от #000000 до #FFFFFF в 16-ричной форме). Приведем 16 наиболее часто употребляемых цветов:

графическое разрешение и объем файла

Важнейшей характеристикой растрового изображения, от которой зависит качество вы вода на устройство отображения - монитор или принтер, является графическое разрешение. Графическое разрешение определяет количество пикселов в одном дюйме картинки и измеряется в пикселах на дюйм (ppi-pixel per inch). Другими словами, разрешение - это плотность пикселов в изображении

Чем выше графическое разрешение, тем большее количество пикселов содержится в изображении и тем лучше передаются мелкие детали и цветовые переходы, т.е. обеспечивается более высокое качество. С повышением разрешения размеры пикселов уменьшаются. Чем больше пикселов содержит изображение, тем больше размер его файла.

Графическое разрешение - это атрибут, присущий любому растровому изображению. Создание изображения в любом растровом редакторе начинается с задания разрешения. В цифровой фотографии графическое разрешение определяется разрешающей способностью камеры. При оцифровке с помощью сканера разрешение устанавливается в зависимости от требуемого качества и в соответствии с возможностями устройства.

Каждый файл и каждая папка с файлами занимает на компьютере определенное место. То есть у всех файлов и папок есть объем, другими словами, вес или размер.

1 КБ = 1024 байта; 1 Мб = 1024 Кб; 1 Гб = 1024 Мб

Информация, как и любая другая физическая субстанция, имеет собственные единицы измерения, позволяющие оценить ее объем. Таким образом, объем файла — это величина, демонстрирующая, сколько места файл занимает на диске.

Сравнив полученное значение с объемом диска, вы сможете, например, узнать, поместится ли файл на дискету или сколько дискового пространства освободится, если вы уничтожите какой-либо файл.

Для того чтобы измерить объем диска, файла или папки, щелкните на их значке правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберите пункт Свойства. На экране появится окно, в котором будет указан точный информационный объем выбранного вами объекта в килобайтах. Однако для простоты работы на компьютере будет не лишним запомнить, что емкость обычной дискеты составляет 1440 Кбайт (или 1440/1024 ~ 1,4 Мбайт), компакт-диска — 640 или 720 Мбайт, объем жесткого диска зависит от его модели.

Специальные программы – архиваторы, такие как Zip и RAR – сжимают файлы, чтобы они занимали меньше места; это обычно используется для облегчения передачи файлов или их переноса с одного компьютера на другой. Сжатый файл успешно разжимается тем же архиватором без какой-либо потери информации.

Архиваторы могут работать именно потому, что реальный информационный объём данных меньше объёма файла. При помощи специальных алгоритмов они “отбрасывают” ненужный объем, сохраняя только полезную информацию. Затем они восстанавливают по этой информации полное содержимое файлов.

изображение текста и текст

Текст в том виде, как его читает человек, представляет собой изображение. В компьютере, однако, текст чаще всего представляется в виде последовательности кодированных единиц, и лишь при выводе на экран или на бумагу он преобразуется в изображение.

Тем не менее вполне возможно хранить текст и в компьютере непосредственно в виде изображения (растрового или векторного). Такой подход имеет как преимущества, так и недостатки.

Преимущества

* Текст всегда выглядит одинаково, независимо от используемого программного обеспечения.

* Можно использовать любое, сколь угодно сложное форматирование.

* Можно использовать любые символы, в том числе и не внесённые ни в какие стандарты.

* В случае сканированного текста сохраняется точный вид исходного документа.

Недостатки

* Объём файла с изображениями значительно больше, чем объём файла с кодированным текстом.

* Растровые изображения плохо масштабируются: изображение, оптимизированное для показа на экране, на печати «расплывается» (выглядит нерезким), а изображение, предназначенное для качественной печати, должно иметь значительно более высокое разрешение и, соответственно, больший размер файла (этого недостатка нет у векторных изображений).

* Текст в виде изображения трудно редактировать (трудно менять как содержание, так и оформление текста).

* Текст в виде изображения с трудом поддаётся повторному использованию (например, его сложно процитировать, переформатировать, невозможно направить в синтезатор речи или преобразовать в шрифт Брайля).

В информатике текстом считают последовательность любых символов. Сейчас компьютеры в основном пользуются алфавитами, содержащими 256 знаков1. Каждому из символов соответствует свой восьмиразрядный двоичный код. Таким образом любой символ текста, включая пробелы, занимает 8 бит (1 байт) в памяти компьютера. Зная это, можно легко оценить объем памяти, необходимый для хранения того или иного текстового документа.

Стремление упростить работу с различными текстами (сперва текстами программ, затем служебными документами, газетами, журналами, книгами и т.д.) привело к созданию множества программ, специально ориентированных на это -- текстовых редакторов (или текстовых процессоров).

Date: 2015-09-05; view: 5185; Нарушение авторских прав