[Имя_книги]Имя_листа!Адрес_ячейки

42. Классификация компьютерной графики. Форматы графических данных.

Множество графических изображений, выводимых на экран компьютера, представляет компьютерную графику. Ее можно классифицировать по различным признакам. Рассмотрим основные из них.

Способ формирования изображенияявляется основополагающим классификационным признаком графики, так как он не только лежит в основе качества изображения, выводимого на экран, но и определяет возможности редактирования и емкость занимаемой при хранении изображения памяти, а также поведение графического объекта при различных технических характеристиках монитора. По этому признаку выделяют три вида компьютерной графики: растровую, векторную и фрактальную.

В растровой графике изображение представляется множеством точек (пикселей), размещаемых по фиксированным строкам (растрам). Она, в основном, используется при работе с картинками, полученными при фотографии, киносъемке, сканировании, поэтому главным назначениям средств работы с такой графикой можно назвать редактирование изображений. Примером приложений для работы с растровой графикой можно назвать программу AdobePhotoshop (с форматом файлов .pcd), редактор Paint (.bmp). Для сканированных изображений широко известен формат .tiff, а для передачи растровых изображений по сети Internet наиболее известными являются форматы .gif и .jpg.

Растровая графика при реализации требует большого объема дисковой и оперативной памяти, т.к. при хранении и обработке изображения кодируется каждый пиксель. Качество растрового изображения зависит от разрешающей способности экрана (например, 800х600 или 1152х864 пикселей). При изменении разрешающей способности изображение может искажаться.

Векторная графика предназначена для создания изображений в виде совокупности линий (векторов). Такие картинки широко используются в редакционной, оформительской, чертежной, проектно-конструкторской работе, в картографии. Примером приложений, работающих с векторной графикой, можно назвать AdobeIllustrator, AutoCAD, CorelDraw и др. Наиболее известными форматами векторных изображений являются: .eps, .dcs, .pdf, .cdr, .cmx. Характерными отличительными чертами векторной графики можно назвать следующие:

        основной элемент изображения – линия, которая на экране воспроизводится совокупностью точек, однако строится она по вычисленным координатам (вычисляемая графика), отталкиваясь от координат ее начала и конца. Поэтому для хранения изображения здесь требуется меньше памяти, чем в растровой графике (в памяти хранится не код каждой точки, а параметры каждой построенной линии);

        изменение размера или угла наклона линии не ведет к изменению занимаемой ею памяти.

Естественным развитием векторной графики стала объектно-ориентированная графика. В ней расширился перечень и свойства основных элементов (примитивов), например, при редактировании изображения можно изменить (перенести, повернуть и др.) любой примитив; при масштабировании объекты не искажаются.

Фрактальная графика – вычисляемая графика, основанная на программировании изображения. Поэтому она обычно используется для построения графиков и диаграмм. Средствами такой графики оснащены любые табличные процессоры, например, Excel, Lotus, QuatroPro, SuperCalc и текстовые редакторы, например MSWord. Отличительными чертами фрактальной графики можно назвать:

        изображение формируется по уравнениям;

        в памяти хранятся не объекты, а их уравнения;

        позволяет моделировать путем математических вычислений сложные, причудливые и необычные рисунки.

По размерности получаемого изображения компьютерную графику можно разделить на следующие группы:

        двумерная компьютерная графика – 2D-графика – плоские 2-мерные изображения. Используется в полиграфических комплексах, в дизайнерских, презентационных, анимационных программах

        трехмерная компьютерная графика – 3D-графика – графика с объемным изображением.

По динамике изображения графика может быть:

        статическая графика – компьютерная графика с неизменяющимися картинками;

        компьютерная анимация – графика с изменяющимися 2-х и 3-х-мерными изображениями. Приложения, работающие с такой графикой можно подразделить на: программы 2-х и 3-х-мерного моделирования; программы 2-х и 3-х-мерной анимации; презентационные пакеты.

По назначению графику можно разделить на группы: для полиграфии; для компьютерной живописи; для презентаций; для кино, рекламы, клипов; деловая графика – для отображения данных экономических расчетов в виде графиков и диаграмм различных типов; научная графика – для представления научных объектов различной природы, например, для виртуальной визуализации каких-либо процессов и явлений; конструкторская графика – для 2-х и 3-х-мерного моделирования различных объектов (схемотехника, дизайн, проектирование, инженерные разработки, и пр.).

Не зависимо от способа формирования изображения большинство графических процессоров обеспечивают: создание и редактирование графических изображений; цветокоррекцию, ретуширование; поддержку многослойной структуры изображения; моделирование различных кистей (карандаш, рука, уголь, аэрограф, и др.) и материалов (акварели, масла, натуральной среды, и др.); средства многоцветной градиентной заливки и теневые эффекты; моделирование и деформация 2-х и 3-х-мерных объектов; средства анимации; комбинацию видео и звуковых эффектов; редактирование текста; и многое другое.

В дальнейшем, в соответствии с программой курса "Основы информатики и вычислительной техники", более подробно остановимся на функциональных возможностях программных средств разработки динамических презентаций.

Форматы графических данных

В компьютерной графике применяют по меньшей мере три десятка форматов для хранения изображений: Но лишь часть из них стала стандартом «де-факто» и применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов. Многие приложения ориентированы на собственные «специфические» форматы, перенос их файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или экспортировать изображения в «стандартный» формат.

TIFF (Tagged Image File Format). Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .ТIF). Относится к числу широко распространенных, отличается переносимостью между платформой (IBM PCиAppleMacintosh), обеспечен поддержкой со стороны большинства графических, верстальных и дизайнерских программ. Предусматривает широкий диапазон цветовового охвата —от монохромного черно-белого до 32-разрядной модели цветоделения CMYK.Начиная с версии 6.0в форматеTIFможно хранить сведения о масках (контурах обтравки) изображений. Для уменьшения размера файла применяется встроенный алгоритм сжатияLZW.

PSD (PhotoShop Document). Собственный формат программыAdobePhotoshop(расширение имени файла .PSD),один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Позволяет запоминать параметры слоев, каналов, степени прозрачности, множества масок. Поддерживаются 48-разрядное кодирование цвета, цветоделение и различные цветовые модели. Основной недостаток выражен в том, что отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации приводит к большому объему файлов.

PCX.Формат появился как формат хранения растровых данных программыPCPaintBrushфирмыZ-Softи является одним из наиболее распространенных (расширение имени файла .PCX). Отсутствие возможности хранить цветоделенные изображения, недостаточность цветовых моделей и другие ограничения привели к утрате популярности формата. В настоящее время считается устаревшим.

PhotoCD. Формат разработан фирмойKodakдля хранения цифровых растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .PCD). Сам формат хранения данных в файле называетсяImage Рас.Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение изображения с фиксированными величинами разрешений, и потому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5Мбайт. Каждому разрешению присвоен собственный уровень, отсчитываемый от так называемого базового(Base),составляющего 512х768точек. Всего в файле пять уровней —отBase/16 (128x 192точек) доBasexl6 (2048х3072точек). При первичном сжатии исходного изображения применяется метод субдискретизации, практически без потери качества. Затем вычисляются разностиBase —Basex4 иBasex4 — Basexl6.Итоговый результат записывается в файл. Чтобы воспроизвести информацию с высоким разрешением, производится обратное преобразование. Для хранения информации о цвете использована цветовая модель УСС.

Windows Bitmap.Формат хранения растровых изображений в операционной системеWindows(расширение имени файла .BMP). Соответственно, поддерживается всеми приложениями, работающими в этой среде.

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Формат предназначен для хранения растровых изображений (расширение имени файлаJPG). Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации, поэтому формат рекомендуют использовать только для электронных публикаций.

GIF(GraphicsInterchangeFormat). Стандартизирован в 1987году как средство хранения сжатых изображений с фиксированным (256)количеством цветов (расширение имени файла .GIF). Получил популярность в Интернете благодаря высокой степени сжатия. Последняя версия форматаGIF89aпозволяет выполнять чересстрочную загрузку изображений и создавать рисунки с прозрачным фоном. Ограниченные возможности по количеству цветов обусловливают его применение исключительно в электронных публикациях.

PNG (PortableNetworkGraphics). Сравнительно новый (1995год) формат хранения изображений для их публикации в Интернете (расширение имени файла.PNG).Поддерживаются три типа изображений —цветные с глубиной 8was. 24бита и черно-белое с градацией 256оттенков серого. Сжатие информации происходит практически без потерь, предусмотрены 254уровня альфа-канала, чересстрочная развертка.

WMF(WindowsMetaFile). Формат хранения векторных изображений операционной системыWindows(расширение имени файла .WMF).По определению поддерживается всеми приложениями этой системы. Однако отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии, и другие недостатки ограничивают его применение.

EPS(EncapsulatedPostScript). Формат описания как векторных, так и растровых изображений на языкеPostScriptфирмыAdobe, фактическом стандарте в области допечатных процессов и полиграфии (расширение имени файла .EPS). Так как языкPostScriptявляется универсальным, в файле могут одновременно храниться векторная и растровая графика, шрифты, контуры обтравки (маски), параметры калибровки оборудования, цветовые профили. Для отображения на экране векторного содержимого используется формат WMF,а растрового —TIFF. Но экранная копия лишь в общих чертах отображает реальное изображение, что является существенным недостаткомEPS. Действительное изображение можно увидеть лишь на выходе выводного устройства, с помощью специальных программ просмотра или после преобразования файла в формат PDF вприложенияхAcrobatReader,AcrobatExchange.

PDF (Portable Document Format).Формат описания документов, разработанный фирмойAdobe(расширение имени файла .PDF).Хотя этот формат в основном предназначен для хранения документа целиком, его впечатляющие возможности позволяют обеспечить эффективное представление изображений. Формат является аппаратно-независимым, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствахот экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций.