Способы хранения графических объектов

Способы хранения графической информации и форматы графических файлов.

В компьютерной графике применяют, по меньшей мере, три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь часть из них стала стандартом и применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов.

TIFF (Tagged Image File Format). Предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .TIF). Относится к числу широко распространенных, отличается переносимостью между платформами, обеспечен поддержкой со стороны большинства графических, верстальных, дизайнерских программ. Предусматривает широкий диапазон цветового охвата.

PSD (PhotoShop Document). Собственный формат программы Adobe Photoshop (расширение имени файла . PSD), один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Основной недостаток – отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации, что приводит к большому объему файлов.

Windows Bitmap. Формат хранения растровых изображений в операционной системе Windows (расширение .BMP). Поддерживается всеми приложениями, работающими в этой среде.

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Формат предназначен для хранения растровых изображений (расширение . JPG). Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Рекомендуется использовать только для электронных публикаций, так как применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации.

GIF (Graphics Interchange Format). Стандартизован в 1987году как средство хранения сжатых изображений с фиксированным (256) количеством цветов (расширение .GIF). Получил популярность в Интернете благодаря высокой степени сжатия. Ограниченные возможности по количеству цветов обусловливают его применение исключительно в электронных публикациях.

WMF (Windows MetaFile). Формат хранения векторных изображений системы Windows (расширение .WMF). Поддерживается всеми приложениями этой системы. Однако отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии, и другие недостатки ограничивают его применение.

PDF (Portable Document Format). Формат описания документов, разработанный фирмой Adobe (расширение .PDF). Позволяет обеспечить эффективное представление изображений. Формат является аппаратно-независимым, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве изображений.

3. Графический редактор: назначение, пользовательский интерфейс и основные функции.

Среди растровых редакторов очень популярны такие редакторы, как:

— Adobe Photoshop – один из самых мощных графических пакетов для любых применений, который позволяет работать с эффектами, слоями, множеством инструментов.

— Программу Corel Photo-Paint выгодно отличает удобство в использовании, она имеет множество текстур, настраиваемый интерфейс, хорошие заготовки для веб-дизайнеров.

— Сorel Draw задуман как универсальный векторный редактор, при меняемый для решения всех задач векторной графики.

— Adobe Dimensions позволяет придать трехмерное измерение графике и тексту.

— Самый популярный графический пакет для художников, дизайнеров Adobe Illustrator, который позволяет создавать высокопрофессиональные иллюстрации для печати, презентаций, Web.

— Adobe ImageStyler – пакет специально для Web – дизайнеров, автоматическая оптимизация графики для Web – страниц.

— Photodeluxe – Этот пакет предназначен для работы с цифровыми камерами.

— Paint – простейший графический редактор, предназначенный для создания и редактирования растровых изображений. Предназначен в основном для процесса рисования изображения, а не для обработки и ретуширования изображений, таких как отсканированные фотографии.

Графический редактор Paint.

Запуск графического редактора Paint происходит по команде Пуск – Программы – Стандартные – Paint.После запуска на экране открывается рабочее окно программы, которое состоит из нескольких областей.

Основная часть окна – рабочая область. Если рисунок выходит за ее пределы, то по краям появляются полосы прокрутки. На границах рисунка располагаются маркеры изменения размера рисунка.

Изменение реального размера рисунка отличается от изменения масштаба просмотра. Размер рисунка должен соответствовать размеру экрана, на котором он будет отображаться. Задание размера рисунка выполняется по команде Рисунок – Атрибуты. С помощью открывшегося диалогового окна можно выбрать размеры рисунка, установить единицы измерения и выбрать палитру (черно-белую или цветную).

Для того чтобы сохранить рисунок, нужно выполнить Файл – Сохранить как…. Расширение у имени файла .ВМР. Файлы ВМР отличаются большими размерами, поэтому Paint позволяет сохранять файлы изображений в форматах .GIF и .JPG, дающих меньшие размеры файлов.

Для изменения цвета рисунка и фона используют палитру цветов. Палитра начинается с двух наложенных друг на друга квадратов. Нижний квадрат определяет фоновый цвет, верхний – соответствует цвету переднего плана.

Инструмент ластик позволяет заполнять очищаемую поверхность фоновым цветом.

Если нужно применить цвет, который в палитре отсутствует, нужно дважды щелкнуть на любом цвете палитры или выполнить команду Параметры – Изменить палитру.

Ряд инструментов редактора Paint позволяет рисовать стандартные геометрические фигуры.

Инструменты свободного рисования позволяют рисовать произвольные фигуры.

Карандаш позволяет провести линию толщиной в один пиксель. Чтобы линия была строго горизонтальной или вертикальной, во время рисования нужно удерживать клавишу SHIFT.

Кисть позволяет провести более широкую линию.

Распылитель создает «размытое» изображение.

Инструмент Заливка служит для закрашивания одноцветных областей другим цветом.

Для создания надписи используют инструмент Надпись. Создание текста выполняют в три приема: сначала создают рамку внутри которой будет размещен текст, затем щелкают внутри нее, чтобы появилась Панель атрибутов текста, позволяющая выбрать гарнитуру, размер, начертание используемого шрифта, теперь нужно ввести и отредактировать текст.

Для того чтобы вывести рисунок на печать, нужно выполнить команду Файл – Печать.

Дата добавления: 2014-12-15 ; просмотров: 90 | Нарушение авторских прав

Источник

Способы хранения и обработки графической информации

Для создания и обработки графических изображений используются графические редакторы: растровые и векторные.

В растровых редакторах (Paint, PhotoShop) изображение — совокупность отдельных точек. Кол-во точек, приходящееся на единицу размера изображения- разрешение.

Достоинство растровых редакторов — высокая точность в передаче цветов и полутонов, высокая скорость и относительная простота работы. Недостатки — большой объем памяти для хранения и так называемая пикселизация изображений при их увеличении: при увеличении масштаба увеличивается размер точек, дискретность изображения становится заметной, само изображение искажается.

В векторной графике базовый элемент изображения – линия, которая описывается математически как единый объект, поэтому объем данных для хранения изображения уменьшается, является элементарным объектом векторной графики. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры, карты) или выбранным цветом. Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, называемыми узлами.

Достоинство векторных редакторов: существенно меньший, чем в растровых редакторах, объем памяти для хранения изображения, можно построить изображение любого размера с любой степенью подробности.Недостатком является относительно низкая скорость работы, так как изображение каждый раз строится заново.

Для хранения графических изображений применяют специальные форматы. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов.Наиболее распространенными форматы:

• TIFF — для хранения растровых изображений высокого качества

• PSD — собственный формат программы Adobe PhotoShop

• Windows Bitmap (BMP) — формат хранения растровых изображений, поддерживается всеми приложениями, работающими в среде Windows

• JPEG — для хранения растровых изображений; позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения

• GIF — средство хранения сжатых изображений с фиксированным количеством цветов (256 цветов)

• WMF — для хранения векторных изображений в ОС Windows

• PDF — формат описания документов, разработанный фирмой Adobe. Предназначен для хранения документов целиком, позволяет получить высокое качество иллюстраций при сравнительно небольшом размере файла.

Источник

Способы хранения графических объектов

Под графической информацией подразумевают всю совокупность информации, которая нанесена на самые различные носители — бумагу, пленку, кальку, картон, холст, оргалит, стекло, стену и т. д. В определенной степени графической информацией можно считать и объективную реальность, на которую направлен объектив фотоаппарата или цифровой камеры.

Компьютерная графика — область информатики, изучающая методы и свойства обработки изображений с помощью программно-аппаратных средств.

Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения изображения на плоскости монитора.

Машинная графика в настоящее время уже вполне сформировалась как наука. Существует аппаратное и программное обеспечение для получения разнообразных изображений — от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Машинная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности восприятия и передачи информации.

Машинная графика властно вторгается в бизнес, медицину, рекламу, индустрию развлечений. Применение во время деловых совещаний демонстрационных слайдов, подготовленных методами машинной графики и другими средствам автоматизации конторского труда, считается нормой. В медицине становится обычным получение трехмерных изображений внутренних органов по данным компьютерных томографов. В наши дни телевидение и другие рекламные предприятия часто прибегают к услугам машинной графики и компьютерной мультипликации. Использование машинной графики в индустрии развлечений охватывает такие несхожие области как видеоигры и полнометражные художественные фильмы.

История компьютерной графики

Результатами расчетов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Для того чтобы осознать полученные результаты, человек брал бума­гу, карандаши, линейки и другие чертежные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций . Иначе говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений. В графическом виде такие результаты становятся более наглядными и понятными .

Возникла идея поручить графическую обработку самой машине. Первоначально программисты научились получать рисунки в режиме символьной печати. На бумажных листах с помощью символов (звездочек, точек, крестиков, букв) по­лучались рисунки, напоминающие мозаику. Так печатались графики функций, изображения течений жидкостей и газов, электрических и магнитных полей. С помощью символьной печати программисты умудря­лись получать даже художественные изображения (Рис. 1). В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретами Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной живописью.

Рис. 1 Символьная печать.

Затем появились специальные устройства для графиче­ского вывода на бумагу — графопостроители (другое на­звание — плоттеры). С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображе­ния: графики, диаграммы, технические чертежи и прочее. Для управления работо графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение.

Настоящая революция в компьютерной графике про­изошла с появлением графических дисплеев. На экране гра­фического дисплея стало возможным получать рисунки, чер­тежи в таком же виде, как на бумаге с помощью каранда­шей, красок, чертежных инструментов Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Су­ществуют принтеры цветной печати, дающие качество ри­сунков на уровне фотографии.

Представление графической информации в компьютере

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами: как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора.

Объём растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объёма одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объём одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо чёрной, либо белой, что можно закодировать одной из двух цифр — 0 или 1.

Информационный объём растрового изображения (V) определяется как произведение числа входящих в изображение точек (N) на информационный объём одной точки (q), который зависит от количества возможных цветов, т. е. V=N ⋅ q.

При чёрно-белом изображении q = 1 бит (например, 1 — точка подсвечивается и 0 — точка не подсвечивается). Поэтому для хранения чёрно-белого (без оттенков) изображения размером 100×100 точек требуется 10000 бит.

Если между чёрным и белым цветами имеется ещё шесть оттенков серого (всего 8), то информационный объём точки равен 3 бита (log28 = 3).

Информационный объём такого изображения увеличивается в три раза: V = 30000бит.

Рассмотрим, сколько потребуется бит для отображения цветной точки: для 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов — 4 бита; для 256 цветов — 8 битов (1 байт).

Разные цвета и их оттенки получаются за счёт наличия или отсутствия трёх основных цветов (красного, синего, зеленого) и степени их яркости. Каждая точка на экране кодируется с помощью 4 битов.

Цветные изображения могут отображаться в различных режимах, соответственно изменяется и информационный объём точки (Рис. 4).

Описание цвета пикселя является кодом цвета.

Количество бит, отводимое на каждый пиксель для представления цвета, называют глубиной цвета (англ. color depth). От количества выделяемых бит зависит разнообразие палитры.

Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24 или 32 бита.

Чем больше глубина цвета, тем больше объем графического файла.

Для хранения растрового изображения размером 32×32 пикселя отвели 512 байтов памяти.

Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

Решение . Число точек изображения равно 32 ⋅ 3 2 = 1024. Мы знаем, что 512 байтов = 512 ⋅ 8=4096 бит. Найдём глубину цвета 4096÷1024=4. Число цветов равно 24 = 16.

Цвет на Web-страницах кодируется в виде RGB-кода в шестнадцатеричной системе: #RRGGBB, где RR, GGи BB — яркости красного, зеленого и синего, записанные в виде двух шестнадцатеричных цифр; это позволяет закодировать 256 значений от 0 (0016) до 255 (FF16) для каждой составляющей.

При обозначении цветов в HTML-документах вначале ставят знак номера #.

В HTML: #FF0000 —интенсивно красный цвет, #00FF00 — зелёный цвет, #0000FF — синий цвет. Отсутствие цветов (#000000) даёт чёрный цвет, а самое интенсивное сочетание всех трёх каналов (#FFFFFF) даёт белый цвет.

FF — наибольшая яркость цветовой компоненты, для получения различных оттенков одного и того же цвета изменяют яркость.

Чтобы получить светлый оттенок какого-то «чистого» цвета, нужно одинаково увеличить нулевые составляющие; например, чтобы получить светло-красный цвет, нужно сделать максимальной красную составляющую и, кроме этого, одинаково увеличить остальные — синюю и зелёную: #FF9999 (сравните с красным: #FF0000).

Чтобы получить тёмный оттенок чистого цвета, нужно одинаково уменьшить все составляющие, например, #660066 — это тёмно-фиолетовый цвет (сравните с фиолетовым #FF00FF).

Заметим, что если старший бит в коде (первая, третья или пятая цифра) находится в диапазоне от 0 до 3, то можно считать, что эта цветовая компонента отсутствует в цвете, то есть #0F0F0F — это чёрный цвет.

Также следует отметить, что равное или почти равное сочетание цветовых компонент обозначает серый цвет разной интенсивности.

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов. Каждый примитив состоит из элементарных отрезков кривых, параметры которых (координаты узловых точек, радиус кривизны и пр.) описываются математическими формулами.

Для каждой линии указываются её тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет, а замкнутые фигуры дополнительно характеризуются типом заливки.

Рассмотрим, например, такой графический примитив, как окружность радиуса r. Для её построения необходимо и достаточно следующих исходных данных:

— координаты центра окружности;

— значение радиуса r;

— цвет заполнения (если окружность не прозрачная);

— цвет и толщина контура (в случае наличия контура).

Читайте также:  Способы повышения влияния сми

Информация о векторном рисунке кодируется обычным способом, как хранятся тексты, формулы, числа, т. е. хранится не графическое изображение, а только координаты и характеристики изображения его деталей. Поэтому для хранения векторных изображений требуется существенно меньше памяти, чем растровых изображений.

Кодирование графической информации

Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой и цифровой.

Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно — это пример аналогового представления.

Изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета — это цифровое или еще именуют как дискретное представление.

Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в цифровую. Этот процесс называется «кодирование», поскольку каждому элементу назначается конкретное значение в форме двоичного кода. При кодировании изображения происходит его пространственная дискретизация. Ее можно сравнить с построением изображения из большого количества цветных фрагментов (метод мозаики).

Графическая информация в аналоговой форме представляется в виде рисунка, картинки, а также слайда на фотопленке и полученную по нему аналоговую фотографию.

Изображение кодируется в цифровую форму с использованием элементарных геометрических объектов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники или матрицы фиксированного размера, состоящей из точек (пикселей) со своими геометрическими параметрам.

Современная компьютерная графика

Научная графика. Это направление появилось самым первым. Назначение — визуализация (т. е. наглядное изображение) объектов науч­ных исследований, графическая обработка результатов рас­четов, проведение вычислительных экспериментов с нагляд­ным представлением их результатов (Рис. 6).

Рис. 6 График комплексной функции в четырехмерном (4D) пространстве.

Деловая графика. Эта область компьютерной графики предназначена для со­здания иллюстраций, часто используемых в работе различ­ных учреждений.

Плановые показатели, отчетная докумен­тация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные ма­териалы (Рис. 7).

Рис. 7 Графики, круговые и столбчатые диаграммы.

Программные средства деловой графики обычно включа­ются в состав табличных процессоров (электронных таблиц).

Плановые показатели, отчетная докумен­тация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные ма­териалы (Рис. 7).

Конструкторская графика. Она используется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной гра­фики является обязательным элементом систем автомати­зации проектирования (САПР). Графика в САПР исполь­зуется для подготовки технических чертежей проектируе­мых устройств (Рис. 8).

Рис. 8. Графика в САПР.

Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наибо­лее удачной компоновки деталей, прогнозировать последст­вия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плос­кие изображения (проекции, сечения) и пространственные, трехмерные, изображения.

Иллюстративная графика. Программные средства иллюстративной графики позволя­ют человеку использовать компьютер для произвольного ри­сования, черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, лине­ек и других инструментов. Пакеты иллюстративной графики не имеют какой-то производственной направленности. По­этому они относятся к прикладному программному обеспече­нию общего назначения.

Простейшие программные средства иллюстративной гра­фики называются графическими редакторами.

Художественная и рекламная графика. Это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая попу­лярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации и мно­гое другое.

Графические пакеты для этих целей требуют больших ре­сурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличи­тельной особенностью этого класса графических пакетов яв­ляется возможность создания реалистических (очень близ­ких к естественным) изображений, а также «движущихся картинок» (рис. 9).

Для создания реалистических изображений в графиче­ских пакетах этой категории используется сложный матема­тический аппарат.

Рис. 9 Художественная графика.

Компьютерная анимация. Получение движущихся изображений на дисплее ЭВМ на­зывается компьютерной анимацией. Слово «анимация» означает «оживление».

В недавнем прошлом художники-мультипликаторы со­здавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Система компьютерной ани­мации берет значительную часть рутинной работы на себя. Например, художник может создать на экране рисунки лишь начального и конечного состояний движущегося объ­екта, а все промежуточные состояния рассчитает и изобразит компьютер. Такая работа также связана с расчетами, опира­ющимися на математическое описание данного типа движе­ния. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

Фрактальная графика. Фрактальная графика – одна из быстроразвивающихся и перспективных видов компьютерной графики. Математическая основа — фрактальная геометрия. Фрактал – структура, состоящая из частей, подобных целому. Одним из основных свойств является самоподобие (Фрактус – состоящий из фрагментов).

Объекты называются самоподобными когда увеличенные части объекта походят на сам объект. Небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.

Рис.10 Фрактальная фигура.

Фрактальная графика основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранятся и изображение строится исключительно по уравнениям.

Объекты называются самоподобными, когда увеличенные части объекта походят на сам объект. Небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.

Источник