Презентация по архитектуре компьютерных систем на тему: «Кодирование графической информации»

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Презентация по архитектуре компьютерных систем на тему: «Кодирование графической информации»
  Разработал преподаватель информатики Южно-Уральского многопрофильного колледжа, Кранцевич Д.В.
  

• 

  2 слайд

  1. Растровая графика
  Растровая графика — это графическое изображение на компьютере или в другом цифровом виде, состоящее из массива сетки пикселей, или точек различных цветов, которые имеют одинаковый размер и форму. 
  
  Пиксель (Pixel) - Picture Element – элемент изображения)- минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет.
  Термин «пиксель» имеет два значения:
  
  Это наименьший элемент двумерного цифрового изображения в растровой графике;
  Это "физический" элемент матрицы дисплеев, формирующих изображение.
  
  Существует 2 основных способа создания растрового изображения:
  
  1-ый способ: В любом графическом редакторе
  2-ой способ: При сканировании печатного на бумаге изображения:
  
  В процессе кодирования изображения производится пространственная дискретизация.
  Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кода.
  Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные мелкие фрагменты (точки), каждому из которых присваивается код цвета.
  
  
  
  

• 

  3 слайд

  Растровая графика
  Преимущества растровой графики.
  Простота получения для довольно сложных объектов (сканер, цифровая камера).
  «Фотореалистичность».
  Стандартизованность форматов файлов.
  Крайне широкая распространенность, как в компьютерных технологиях, так и в полиграфии.
  Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.
  
  Недостатки растровой графики.
  Большой размер файла, тесно связанный с качеством и никак не зависящий от изображенных объектов.
  Полная «необратимость» редактирования.
  Фиксированность качества, определяемая разрешением.
  Относительная невозможность масштабирования (без потерь).
  Невозможность поворота без искажений на угол, отличающийся от 90°.
  Сложность редактирования деталей.
  Крайняя сложность векторизации.
  
  

• 

  4 слайд

  2. Векторная графика
  Векторная графика — это метод графического представления объекта в виде геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, в компьютерной графике.
  
  Векторное представление — описание графического изображения с помощью геометрических объектов (графических примитивов).
  
  Графический примитив — простой геометрический объект векторного изображения .
  
  Типичные примитивные объекты:
  
  • многоугольники;
  • окружности и эллипсы;
  • линии и ломаные линии;
  • кривые Безье (сплайны);
  • текст (в компьютерных шрифтах, таких, как TrueType, каждая буква создается из кривых Безье).
  
  

• 

  5 слайд

  Векторная графика
  
  Преимущества векторной графики
  Полная и сравнительно простая редактируемость, в том числе отдельных объектов.
  Распечатка и отображение с максимально возможным качеством (разрешением устройства).
  Произвольная масштабируемость без потери качества и изменения размера файла.
  Небольшой размер файла.
  Качество не зависит от операций редактирования.
  Размеры обычно указаны в аппаратно-независимых единицах.
  Возможность преобразования текста в векторные кривые.
  Возможность простого преобразования в растровый формат с любым разрешением.
  
  
  Недостатки векторной графики.
  Программная зависимость.
  Невозможно или нерационально создание сложных рисунков (фотографии).
  Недостаточны живописные возможности.
  Жесткость контуров и, следовательно, переходов.
  Недоступно большинство эффектов трансформации, разработанных для растровых редакторов.
  «Мозаичность» изображения с использованием цветов или тонов.
  Привязанность к условной координатной сетке при редактировании.
  Низкое качество градиентных заливок.
  
  

• 

  6 слайд

  3. Трёхмерная графика
  Трёхмерная графика (3D Graphics, Три измерения изображения, 3 Dimensions,  измерения) — раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Больше всего применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности.
  
  Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может, как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).
  Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:
  
  моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней.
  рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.
  вывод полученного изображения на устройство вывода — дисплей или принтер.
  
  

• 

  7 слайд

  4. Фрактальная графика
  Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Однако её базовым элементом является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям либо системам уравнений.
  Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.
  Фрактал — это объект, отдельные элементарные части которого повторяют (наследуют) свойства своих «родительских» 
  
  Природные объекты, обладающие фрактальными свойствами
  
  В живой природе:
  Кораллы
  Морские звезды и ежи
  Морские раковины
  Цветы и растения (брокколи, капуста)
  Кроны деревьев и листья растений
  Плоды (ананас)
  Кровеносная система
   и бронхи людей и животных
  
  
  
  В неживой природе:
  Горные хребты
  Снежинки
  Облака
  Молнии
  Морозные узоры на оконных стёклах
  
  

• 

  8 слайд

  Характеристики растрового изображения
  
  1. Разрешающая способность
  Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек как по горизонтали, так и по вертикали на единицу длины изображения.
  
  Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (больше строк растра и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения.
  
  Величина разрешающей способности обычно выражается в dpi (dot per inch - точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной один дюйм
  (1 дюйм = 2,54 см)
  
  

• 

  9 слайд

  2. Глубина цвета
  Глубина цвета (Битовая глубина) —термин компьютерной графики, означающий объём памяти в количестве бит, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения.
  Часто выражается единицей бит на пиксел (bits per pixel, bpp).
  
  
  Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки, тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора может быть вычислено по формуле:
  
  N= 2I,
  
  Где:
  I – глубина цвета
  N – количество цветов
  
  
  

• 

  10 слайд

  Глубина цвета
  
  Наиболее распространенными значениями глубины цвета при кодировании цветных изображений являются 4, 8, 16 или 24 бита на точку.
  
  
  Цветное изображение на экране монитора формируется смешиванием 3-х базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая цветовая модель называется RGB – моделью
  
  

• 

  11 слайд

  Цветовые модели
  Для представления цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK.
  
  - Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах… Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue).
  
  - Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при формировании изображений, предназначенных для печати на бумаге.
  

• 

  12 слайд

  Растровые изображения на экране монитора
  Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета.
  
  Пространственное разрешение экрана монитора определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке.
  
  Монитор может отображать информацию с различными пространственными разрешениями (800х600, 1024х768, 1400х1050 и выше).
  
  Глубина цвета измеряется в битах на точку и характеризует количество цветов, которое могут принимать точки изображения. Количество отображаемых цветов может изменятся в широком диапазоне, от 256 (глубина цвета 8 битов) до более чем 16 миллионов (глубина цвета 24 бита).
  

• 

  13 слайд

  Расчет объема видеопамяти
  Информационный объем требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:
  Iпамяти=I * X * Y
  Где:
  - I памяти – информационный объем видеопамяти в битах;
  - X * Y – количество точек изображения (по горизонтали и по вертикали);
  - I – глубина цвета в битах на точку.
  
  Задача. Рассчитайте необходимый объем видеопамяти для графического режима с пространственным разрешением 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита. Ответ выразите в Мегабайтах, округлив до сотых.
  Решение:
  Iпамяти = 24 * 600 * 800 = 11 520 000 бит = 1 440 000 байт = 1 406, 25 Кбайт = 1, 37 Мбайт
  

• 

  14 слайд

  Графические форматы файлов растровой графики
  Bit MaP Image (BMP) — универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows.
  
  Этот формат поддерживается многими графическими редакторами, в том числе редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями.
  В этом формате первоначально использовалось простейшее кодирование — по пикселам (самое неэкономное), которые обходились последовательно по строкам, начиная с нижнего левого угла графического изображения. Файлы этого формата входили в первые версии Windows.
  Формат BMP — один за стандартных форматов растровой графики.
  
  Преимущества
  + Поскольку отдельные пиксели объединяются, чтобы сформировать файл формата BMP, пользователи могут вносить изменения в один пиксель без изменения в остальной части изображения. Кроме того, формат BMP дает несжатый файл, который означает, что в отличие от некоторых других форматов, когда программа рассматривает ее, размер файла остается неизменным, так что вы можете открыть и пересохранить изображение без ухудшения целостности файлов.
  + Практически любая программа для просмотра изображений, работающих на компьютере ОС Windows и других системах, может распознавать файлы формата BMP.
  
  Недостатки
  - BMP файлам требуется больше памяти, чем другим типам файлов изображений. Чем выше разрешение изображения BMP, тем больше памяти потребуется для ее хранения.
  - Кроме того, поскольку BMP изображения создаются из пикселей квадратной формы, попытка увеличить файл изображения BMP приведет к неровному и низкому качеству изображения.
  
  
  

• 

  15 слайд

  TIFF (Taged Image File Format) — стандартный формат в топографической графике и издательских системах.
  
  Файлы в формате TIFF обеспечивают лучшее качество печати. Из-за большого размера, данный формат не применяется при создании Web-сайтов и публикации в Интернет.
  
  Формат TIFF относится к числу наиболее универсальных и распространенных форматов растровой графики.
  Формат включает в себя внутреннюю компрессию.
  
  В формате сохраняется и сопроводительная информация передаваемых изображений (подписи и пр.). Изображения в формате TIFF хранятся в файлах с расширением .tif.
  

• 

  16 слайд

  GIF (Graphics Interchange Format) — формат обмена графическими данными, который служит для записи и хранения растровых графических изображений.
  Был разработан в 1987 году (GIF 87a) фирмой CompuServe специально для передачи растровых изображений по сетям.
  Этот формат отличается от других форматов растровой графики тем, что он долгое время поддерживается в Интернете.
  
  GIF-изображение может состоять из череды сменяющих друг друга картинок, так достигается иллюзия движения (GIF-анимация).
  Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть записано только в режиме 256 цветов. Это ограничение обусловливает применение данного формата в основном при создании электронных публикаций для сети Интернет. Но для полиграфии этого явно недостаточно.
  
  Изображения в GIF формате хранятся в файлах с расширением .gif.
  
  К преимуществам GIF-изображения относится то, что вид изображения не зависит от браузера и платформы.
  Лучше всего отображаются рисунки, чертежи и изображения с небольшим количеством однородных цветов, прозрачные изображения и анимационные последовательности (эта очень известная особенность данного формата графики).
  
  В GIF изображениях используется сжатие без потери информации.
  

• 

  17 слайд

  JPEG (Joint Photographic Expert Group) — предназначен для хранения изображений со сжатием. Применяющийся в нем метод сжатия изображений разработан группой экспертов в области фотографии. Сразу становится ясной расшифровка аббревиатуры JPEG — объединенная группа экспертов по обработке фотоснимков.
  JPEG — один из самых мощных алгоритмов сжатия изображения. Практически он является стандартом де-факто для хранения полноцветных изображений. Формат JPEG был создан для того, чтобы избавиться от ограничений которые налагались на изображения, созданные в GIF формате.
  Алгоритм оперирует областями 8 x 8, на которых яркость и цвет меняется сравнительно плавно. Сжатие в JPEG осуществляется за счет плавного изменения цветов в изображении. Обеспечивается высокий коэффициент сжатия, значение которого достигает 100 и зависит от допустимого уровня потерь изобразительной информации.
  
  Формат широко используется в документах HTML и для передачи данных по сети. Сохраняет параметры графики в цветовом представлении RGB (как правило). Изображения в JPEG формате хранятся в файлах с расширением .jpg.
  
  Программы, работающие с JPEG, используют алгоритмы сжатия с потерей информации, они исключают из изображения те данные, которые считаются несущественными. Перед применением алгоритма сжатия изображения делится на прямоугольные области. При сжатии есть риск получить нечеткое, размытое изображение с искажением деталей.
  
  

• 

  18 слайд

  Формат JPEG 2000 (jp2)
  Данный формат был разработан для замены JPEG.
  При сохранении изображения с одинаковым уровнем сжатия изображения, сохраненные в формате JPEG  2000, получаются более четкими и занимают меньше места на диске. К тому же, в этом формате решена проблема с появлением дефектов JPEG, которые появлялись при сохранении с большим коэффициентом сжатия (решетка из блоков 8 x 8 пикселей).
  
  Поддержка формата реализована не во всех браузерах, что сильно мешает распространению этого формата.
  
  

• 

  19 слайд

  PNG (portable network graphics) — формат хранения растровой графики, использующий сжатие без потерь.
  
  PNG — это свободный формат (в отличии от GIF), поэтому получил широкое распространение.
  
  Это очень мощный и широко применяемый формат в Интернете и других областях компьютерной графики.
  

• 

  20 слайд

  Формат PSD (PhotoShop Document) — внутренний формат для пакета Adobe Photoshop.
  
  Позволяет сохранять слои в изображении и поддерживает все типы графики.
  
  Изображения в PSD формате хранятся в файлах с расширением .psd.
  

• 

  21 слайд

  ICO –  этот формат разработан для хранения значков файлов.
  
  

• 

  22 слайд

  RAW– это формат данных, содержащий в себе необработанную информацию (или обработанную в минимальной степени), созданный напрямую поступающей информацией с матрицы фотокамеры (видеокамеры и д.р.).
  
  Этим форматом обозначают не только фото данные, но и исходные данные звукозаписи или видео.
  Данный формат хранит всю информацию о файле и имеет больший потенциал для обработки фотографий, нежели формат JPG. RAW сохраняет максимально возможное качество. Данные в RAW-файлах могут быть несжатыми, сжатыми без потерь или сжатыми с потерями.
  
  RAW — файлы у ряда производителей фотокамер, имеют собственный формат расширения такой как у Canon – CR2, Nikon – NEF. У многих других предложенный Adobe формат DNG, это такие компании как Leica, Hasselblad, Samsung, Pentax, Ricoh.
  

• 

  23 слайд

  Программы для создания и редактирования растровых изображений
  MS Paint
  Adobe Photoshop
  GIMP
  
  

• 

  24 слайд

  Графические форматы файлов векторной графики
  AI (Adobe Illustrator)
  Одним из популярных форматов является формат ai, создаваемый программой Illustrator от известной корпорации Adobe.
  
  

• 

  25 слайд

  CDR
  Этот формат принадлежит фирме Corel и является внутренним форматом векторного редактора CorelDRAW, по своему функционалу схожему на Ad.Illustrator.
  

• 

  26 слайд

  EPS
  Универсальный векторный формат файлов, поддерживаемый большинством векторных редакторов - CorelDraw, Ad.Illustrator, Adobe FreeHand и различными узкоспециализированными программами.
  

• 

  27 слайд

  PDF
  Еще один формат от монстров графики — фирмы Adobe.
  
  Первоначально он проектировался как компактный формат электронной документации, но в последнее время все больше используется для передачи по сети графических изображений и смешанных документов, содержащих и текст и графику.
  
  
  Формат PDF является в полной мере независимым форматом. В его текстовой части множество шрифтов, которые находятся непосредственно в документе. А графические иллюстрации используются любого типа (векторные или растровые). Поэтому файл PDF на любом компьютере будет выглядеть так, как задумал его автор.
  
  

• 

  28 слайд

  SWF
  Формат SWF имеют файлы flash-анимации, созданные с помощью Adobe Flash или другой программы для разработки flash-приложений.
  
  Флеш-ролики могут содержать как обычный текст, так и векторные, растровые изображения, 3D-графику (ограниченно), аудио, видео, сценарии на языке ActionScript.
   
  Файлы SWF можно открыть программой Adobe Flash Player или с помощью практически любого web-браузера, который поддерживает технологию Flash. Для воспроизведения flash-приложений браузерами иногда необходима дополнительная установка подключаемого модуля Adobe Flash (если он не включен в установочный пакет).
  
  

• 

  29 слайд

  Программы для создания и редактирования векторных изображений
  Corel Draw
  Inkscape
  Adobe Illustrator
  Macromedia FreeHand