Векторная и растровая графика. Графические средства обработки информации

Федеральное агентство  по образованию

ГОУ ВПО

«Поморский государственный  университет имени М.В.Ломоносова»

Коряжемский филиал

 

 

 

 

 

Контрольная работа по математике и информатике

на тему: «Векторная и растровая графика. Графические средства обработки информации»

 

 

 

 

Выполнил: студент II курса отделения заочного обучения специальности «Педагогика и психология» Шиловская Татьяна Александровна   Проверил: к.п.н., доцент Кузнецова Ирина Викторовна

 

 

 

 

 

 

 

Коряжма

2010

 

Содержание

 

  ВВЕДЕНИЕ…………………..……………………………………………...   3

 § 1. Виды компьютерной графики………………………………………..   5

    1.2. Растровая графика …………………………………………………….. 6

    1.2. Векторная графика  ……………………………………………………. 11

§ 2. Средства для  работы с растровой графикой………………………..  13

    2.1. Программные  средства создания растровых  изображений  ………   13

    2.2. Аппаратные  средства получения растровых  изображений. ............  14

    2.3. Программа обработки растровой графики Adobe Photoshop…….    16

§ 3. Средства создания и обработки векторной графики……………….21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………..…………….   23

       Список  используемой литературы……………………………………..   24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

С развитием современных  цифровых технологий и увеличением  их роли в сферах творческого и  интеллектуального труда появляются новые профессии, основанные на прикладном использовании этих технологий на производстве.

 Например, «дизайнер компьютерной графики». Эта специальность повсеместно встречается в телевизионных, рекламных и издательских фирмах, в художественных и оформительских отделах компаний, специализирующихся на разработке программного обеспечения.

На сегодняшний день компьютерной графикой в основном занимаются люди, имеющие техническое образование.

Посмотрим вокруг - обложки журналов, рекламная печатная продукция, газеты, рекламные ролики по телевидению, фильмы, корпоративные презентации, Интернет – это все области применения компьютерной графики, основу которой составляет работа с цифровыми изображениями. Большая часть этих изображений была создана, отретуширована, исправлена, увеличена и окрашена на компьютере.

Часто более эффективно и  экономически выгодно создавать  изображения на компьютере, нежели с использованием традиционных методов. Это связано с тем, что цифровые изображения проще хранить, тиражировать, улучшать и компоновать с текстом  или другими информационными  средствами. Современный мир немыслим без компьютерной обработки графической  информации. Это необходимо не только профессионалам, создающим мультфильмы  и спецэффекты, компьютерные игры и  книжные иллюстрации. Деловая графика  в офисе также становится все  более привычной. Компьютерная графика  широко используется для создания презентационных  материалов, используемых на лекциях  в университетах, школьных уроках и  различных совещаниях[1, стр.5]

 

    Цель данной  работы заключается в следующем: рассмотреть и изучить векторную и растровую графику, графические средства обработки информации и применить на практике.

 

Задачи контрольной работы:

• рассмотреть виды компьютерной графики
• изучить графические средства обработки информации
• проанализировать  полученные данные, сделать выводы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 1. Виды компьютерной графики.

              Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом «де-факто» для программного обеспечения различных классов, начиная с операционных систем.

     Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, - компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки.

   В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

  Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

 Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.

 На стыке компьютерных, телевизионных и кино-технологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации.

 Заметное место в компьютерной графике отведено развлечениям. Появилось даже такое понятие, как механизм графического представления данных (Graphics Engine). Рынок игровых программ имеет оборот в десятки миллиардов долларов и часто инициализирует очередной этап совершенствования графики и анимации.

 Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает «локомотивом», тянущим за собой всю компьютерную индустрию [1, стр. 19 ].

    1.1. Растровая графика.

              Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать:

• разрешение оригинала;
• разрешение экранного изображения;
• разрешение печатного изображения.

 

Разрешение оригинала.

Разрешение оригинала  измеряется в точках на дюйм (dots perinch-dpi) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.

  Разрешение экранного изображения.

          Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселем. Размер пикселя варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешения оригинала и масштаба отображения.

Мониторы для обработки  изображений с диагональю 20-21 дюйм (профессионального класса), как  правило, обеспечивают стандартные  экранные разрешения 640x480, 800x600, 1024x768, 1280х1024, 1600х1200, 1600х1280, 1920х1200, 1920х1600 точек. Расстояние между соседними точками люминофора у качественного монитора составляет 0,22-0,25 мм.

Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150-200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200-300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае, если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.

Разрешение печатного  изображения и понятие линиатуры.

          Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т.д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра изменяется числом линий на дюйм и называется линиатурой.

Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит  от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее  заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно  черный цвет, размер точки растра совпадает  с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100 % заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0 %. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98%. При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра. Такой метод называют растрированием с амплитудой модуляцией (АМ).

Существует и метод  растрирования с частотой модуляцией (ЧМ), когда интенсивность тона регулируется изменением расстояния между соседними  точками одинакового размера. Таким  образом, при частотно-модулированном растрировании в ячейках растра с разной интенсивностью тона находится  разное число точек. Изображения, растрированные ЧМ - методом, выглядят более качественно, так как размер точек минимален  и во всяком случае существенно меньше, чем средний размер точки при АМ - растрировании. Еще более повышает качество изображения разновидность ЧМ – метода, называемая стохастическим растрированием. В этом случае рассчитывается число точек, необходимое для отображения требуемой интенсивности тона в ячейке растра. Затем эти точки располагаются внутри ячейки на расстояниях, вычисленных квазислучайным методом (на самом деле используется специальный математический алгоритм). То есть регулярная структура растра внутри ячейки, вообще отсутствует. Поэтому при стохастическом ЧМ – растрировании теряет смысл понятие линиатуры растра, имеет значение лишь разрешающая способность устройства вывода. Такой способ требует больших затрат вычислительных ресурсов и высокой точности полиграфического оборудования; он применяется в основном для художественных работ, при печати с числом красок, превышающим четыре.

Интенсивность тона (так  называемую светлоту) принято подразделять на 256 уровней. Большее число градаций не воспринимается зрением человека и является избыточным. Меньшее число  ухудшает восприятие изображения (минимально допустимым для качественной полутоновой  иллюстрации принято значение 150 уровней). Нетрудно подсчитать, что  для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 256=16х16 точек.

При выводе копии изображения  на принтере или полиграфическом  оборудовании линиатуру  растра выбирают, исходя из компромисса между требуемым качеством, возможностями аппаратуры и параметрами печатных материалов. Для лазерных принтеров рекомендуемая линиатура составляет 65-100 lpi, для газетного производства – 65-85 lpi, для книжно-журнального- 85-133 lpi, для художественных и рекламных работ – 133-300 lpi.

При печати изображений с  наложением растров друг на друга, например многоцветных, каждый последующий растр  поворачивается на определенный угол. Традиционными для цветной печати считаются углы поворота: 105 градусов для голубой печатной формы, 75 градусов для пурпурной, 90 градусов для желтой и 45 градусов для черной. При этом ячейка растра становится косоугольной, и для воспроизведения 256 градаций тона с линиатурой 150 lpi недостаточно разрешения 16х150=2400 dpi. Поэтому для фотоэкспонирующих устройств профессионального класса принято минимальное стандартное разрешение 2540  dpi, обеспечивающее качественное растрирование при разных углах поворота растра. Таким образом, коэффициент, учитывающий поправку на угол поворота растра, для цветных изображений составляет 1,06.

Динамический  диапазон. Качество воспроизведения тоновых изображений принято оценивать динамическим диапазоном (D). Это оптическая плотность, численно равная десятичному логарифму величины, обратной коэффициенту пропускания t (для оригиналов, рассматриваемых «на просвет», например слайдов) или коэффициенту отражения p (для прочих оригиналов, например полиграфических отпечатков).

        Для оптических сред, пропускающих свет, динамический диапазон лежит в пределах от 0 до 4. Для поверхностей, отражающих свет, значение динамического диапазона составляет от 0 до 2. Чем выше динамический диапазон, тем большее число полутонов присутствует в изображении и тем лучше качество его восприятия.

Связь между параметрами  изображения и размером файла. Средствами растровой графики принято иллюстрировать работы, требующие высокой точности в передаче цветов и полутонов. Однако размеры файлов растровых иллюстраций стремительно растут с увеличением разрешения. Фотоснимок, предназначенный для домашнего просмотра (стандартный размер 10х15 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает 45-50 Мбайт. Цветоделенное цветное изображение формата А4 занимает 120-150 Мбайт.