Документ 4744512

Информатика
Модуль № 7. Программы для работы с
графической информацией.
Автор: старший преподаватель
Низамутдинова Е. О.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Цели модуля
Получить представление о видах графической информации;
Познакомиться с принципами работы в системе проектирования
КОМПАС-3D;
Познакомиться с пакетом для работы с графической
информации CorelDraw;
Познакомиться с принципами работы в системе САПР AutoCAD.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Содержание модуля
Лекция 1. Сравнительный анализ растрового и
векторного типов изображения.
Лекция 2. Знакомство с пакетом CorelDraw 11.
Лекция 3. Знакомство с системой КОМПАС-3D.
Лекция 4. Знакомство с системой AutoCAD.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Лекция 1
сравнительный анализ растрового и векторного типов
изображения
Содержание
Растровые изображения.
Представление растрового изображения. Недостатки растрового
изображения. Распространенные форматы файлов растровой
графики.
Векторные изображения.
Представление векторного изображения. Рендеринг и
трассировка.
Растрово-векторные изображения.
Новые методы представления изображения.
Выводы.
Главные достоинства и недостатки растровой и векторной
графики.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Растровое изображение
В терминологии машинной графики (отрасли практической
информатики, занимающейся автоматизацией построения
изображений и их обработки с помощью компьютеров)
растровым изображением принято называть массив
пикселов — одинаковых по размеру и форме плоских
геометрических фигур (чаще всего — квадратов или
кругов), расположенных в узлах регулярной (то есть
состоящей из ячеек одинаковой формы и размера) сетки.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Недостатки растрового изображения
Основной недостаток растрового изображения состоит в
фиксированном размере пикселов.
Второй, не менее существенный недостаток растровых
изображений состоит в отсутствии внутренней структуры,
соответствующей структуре изображенных объектов.
Третий недостаток растровых изображений — большой объем
памяти, требующейся для их хранения.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Распространенные форматы файлов
растровой графики
Формат
Макс. число
бит/пиксел
Макс. число цветов
Макс. размер
изображения, пиксел
Методы
сжатия
BMP
24
16'777'21
65535 x 65535
RLE
-
GIF
8
256
65'535 x 65535
LZW
+
JPEG
24
16'777'216
65535 x 65535
JPEG
-
PCX
24
16'777'21
65535 x 65535
RLE
-
PNG
48
281'474'976'710'656
2'147'483'647 x 2 147
483 647
Deflation
-
TIFF
24
16'777'216
всего 4'294'967'295
LZW, RLE и
другие
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Кодирование
нескольких
изображений
Групповое сжатие (RLE)
Заменим для простоты значения цвета буквами. Если в документе,
скажем, имеется такая последовательность
"АААААВВВВВВВСССССС", ее можно сжать таким образом:
5А7В6С. В результате вместо 18 символов в документе достаточно
хранить всего 6.
Алгоритм рассчитан на деловую или декоративную графику —
изображения с большими областями локального (повторяющегося)
цвета.
Достоинством такого алгоритма является простота (что очень важно, т.
к. позволяет выполнять процедуры компрессии и декомпрессии
достаточно быстро), а недостатками — необходимость различать
собственно данные и числа повторений, а также возможное
увеличение объема файла, если в документе мало повторений
(например, серия АВСАВС не уменьшит, а увеличит объем
документа, поскольку будет иметь следующий вид: 1А1В1С1А1В1С,
т. е. вместо 6 символов получится вдвое больше).
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Алгоритм LZW
Алгоритм, названный в честь своих создателей Лемпеля, Зива и
Велча (Lempel, Ziv и Welch), не требует вычисления
вероятностей встречаемости символов или кодов. Он основан
на поиске шаблонов внутри файла и сохранении их.
Программа считывает значения пикселов и строит таблицу
кодов.
Метод LZW сжимает файлы до 25-30% от оригинала, некоторые
изображения (содержат однотонные блоки, повторяющиеся
узоры и т.п.) сжимаются до 10% от оригинала.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Сжатие с потерями
Наиболее известным методом сжатия с потерями является
JPEG-компрессия. Метод компрессии основан на особенности
человеческого восприятия: глаз достаточно четко различает
яркость объекта и цветовые контрасты, а плавные изменения
в светах и тенях значительно меньше. При записи такой
изобразительной информации часть цветовых данных может
быть опущена, как предполагается, без заметного ущерба для
восприятия
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Сжатие JPEG и размер файлов
Исходный файл,
размер 234 кб
Сжатие JPEG с самым высоким
качеством, размер файла 104 кб
Сжатие JPEG с высоким
качеством, размер
файла 57.5 кб
Сжатие JPEG со средним
качеством, размер файла 47 кб
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Векторное изображение
Представление векторного изображения в памяти
компьютера сложнее, чем растрового (хотя, как правило,
при этом оно намного компактнее). Несколько упрощая,
можно считать, что оно представляет собой перечень всех
объектов, из которых составлено изображение, причем для
каждого объекта указано, к какому классу объектов он
принадлежит, и приведены значения всех управляющих
параметров.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Отличия векторного типа изображения от
растрового
В отличие от растрового изображения степень
структуризации векторного изображения может
быть произвольной. Она определяется
создающим его художником. Размеры файлов с
векторными изображениями в большинстве
случаев намного меньше размеров файлов с
изображениями растровыми.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Растрово-векторные изображения
Появился новый класс изображений, которые
являются смешанными – растрово-векторными.
Чаще всего, это – векторные изображения с
использованием растровых изображений как
фонов и/или заливок контуров.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
выводы
Главные достоинства векторной графики:
Очень компактная запись информации (минимальный объём).
Произвольное масштабирование без потери качества (происходит
пересчёт координат и толщины линий и построение объектов в новых
размерах).
Изображение уже состоит из отдельных элементов, которые можно
произвольно и независимо редактировать.
Высокое качество прорисовки линий и других геометрических
объектов.
Главные недостатки векторной графики:
Сложность передачи оттенков и плавных переходов цветов.
Невозможность отображения фотореалистичных изображений.
Меньшие возможности по обработке изображений.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
выводы
Главные достоинства растровой графики:
Высокое качество изображения (при соответствующем разрешении).
Точная передача оттенков и плавных переходов цветов.
Большое количество алгоритмов обработки, для получения различных
эффектов (все наверно слышали про различные «фильтры»).
Возможность отображения фотореалистичных изображений.
Главные недостатки растровой графики:
Большой объём (не зависимо от цвета, на каждый пиксель требуется
полное количество кодирующих бит).
Сложность масштабирования (при увеличении становятся видны
отдельные пиксели, при уменьшении сложно рассчитать результирующий
цвет пикселя, который получается при слиянии нескольких пикселей
разных цветов). Для масштабирования используются специальные
алгоритмы, а также методы обработки начальных и конечных изображений.
Эти операции, особенно с большими изображениями, требуют довольно
высокой производительности компьютера.
Проблемы разбиения сложного изображения на произвольные
элементы, для их раздельного использования и редактирования.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией
Перечень источников

Программа векторной графики CorelDraw. Методические
указания по курсу. Е. В. Вострецова. Екатеринбург: ГОУ ВПО
УГТУ-УПИ, 2005.

http://skefamily.ru.

http://asmolov.km.ru.

http://kernel.alfaspace.net/corel11.

КОМПАС-3D V8 наиболее полное руководство. Е. М. Кудрявцев.
Москва: ДМК издательство, 2006.

AutoCAD фундаментальный курс. Джеймс М. Киркпатрик.
Москва:Издательство КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005.

http://books.kudits.ru.
Информатика. Модуль 7. Программы для работы с графической информацией