Представление графических данных и технологии обработки графической информации

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

 

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

На тему «»

 

 

 

 

Исполнитель: Специальность

Группа

№ зачетной книжки

Руководитель:

 

 

 

 

 

Москва  - 2008 
Оглавление

 

с.

 

Введение

 

В данной курсовой работе необходимо рассмотреть теоретический  вопрос «Средства и технологии обработки  графической информации».

Развитию программных графических средств способствовал целый ряд важных как мотиваций, так и предпосылок. Мотивации широкого использования графического представления информации, как наиболее информативного и понятного человеку, весьма разнообразны и стимулируются многочисленными приложениями (научными, инженерно-техническими, медицинскими, архитектурно-изобразительными, художественными, игровыми, организации человеко-машинного интерфейса и т.д.). Среди предпосылок следует отметить развитие аппаратных средств отображения графической информации (в первую очередь, дисплеев растрового типа) и возможностей ЭВМ - объема основной памяти и производительности центральной памяти. Наряду с этим, развитию графического программного обеспечения способствовало создание целого ряда подходов и методов компьютерной обработки графической информации (трассировка лучей, фрактальная геометрия, конструктивная геометрия сплошных тел и др.), позволивших разработать целый ряд интересных графических программных средств различного назначения как для векторных, так и для растровых дисплейных систем.

Кроме того, в качестве практической части необходимо решить задачу нахождения бюджета семьи, зная сведения о доходах  и расходах всех членов семьи, построить гистограмму по полученным сведениям.

Для решения задания был использован компьютер со следующими характеристиками: компьютер Intel(R), Pentium(R) 4CPU, 1.80GHz, 1.82 ГГц, 512 МБ ОЗУ. Система MS Windows XP Professional версия 2003.

 

 

1 Теоретическая  часть

1.1 Представление  графических данных

1.1.1. Форматы графических данных

 

Форматы графических  файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый, векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Сжатие применяется для растровых графических файлов, т.к. они имеют достаточно большой объем. Существуют различные алгоритмы сжатия, причем для различных типов изображения целесообразно применять подходящие типы алгоритмов сжатия. В таблице 1 приведена краткая характеристика часто используемых графических форматов.

Таблица 1

Характеристика часто  используемых графических форматов

Тип графической информации	Алгоритм сжатия	Графические форматы
Рисунки типа аппликации, содержащие большие области однотонной закраски.	Заменяет последовательность повторяющихся величин (пикселей одинакового цвета) на две величины (пиксель и количество его повторений).	BMP, PCX
Рисунки типа диаграмм	Осуществляет поиск  повторяющихся в рисунке "узоров".	TIFF, GIF
Отсканированные фотографии, иллюстрации	Основан на том, что человеческий глаз очень чувствителен к изменению яркости отдельных точек изображения, но гораздо хуже замечает изменение цвета. При глубине цвета 24 бита, компьютер обеспечивает воспроизведение более 16 млн. различных цветов, тогда как человек вряд ли способен различить.	JPEG

 

В компьютерной графике  применяют, по меньшей мере, три десятка  форматов файлов для хранения изображений. Но в данной статье мы рассмотрим только два основных формата, которые распознаются достаточно большим числом Web-броузеров: GIF и JPEG.

Форматы графических файлов. Проблема сохранения изображений для последующей их обработки чрезвычайно важна. Единого формата графических файлов, пригодного для всех приложений, не существует, однако некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей. Важно различать векторные (WMF, DXF, CGM и др.) и растровые ( TIFF, GIF, JPG и др.) форматы. Как было уже сказано выше, файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора простейших графических объектов. В файлах же растровой графики запоминается цвет каждого пикселя на рисунке, поэтому такие файлы занимают, как правило, большой объем памяти. Один из возможных способов решения этой проблемы – сжатие информации, т. е. уменьшение размеров файла за счет изменения способа организации данных в нем. Обычно каждый конкретный алгоритм хорошо сжимает только изображения вполне определенной структуры. Например, в формате PCX применяется алгоритм сжатия, который хорошо работает с рисунками, содержащими большие области однотонной закраски. Хранение же отсканированных фотографий в формате PCX не оправдано, так как размеры получающихся файлов очень велики. В этом случае лучше воспользоваться форматом JPEG, который основан на теории фрактальной упаковки и обеспечивает высокий коэффициент сжатия для изображений фотографического качества.

 

Таблица 2

Векторные форматы графических  файлов

Название формата	Программы, которые могут открывать файлы
WMF( Windows MetaFile)	Большинство приложений Windows.
EPS(Encasulated PostScript)	Большинство настольных издательских систем и векторных программ, некоторые растровые программы.
DXF(Drawing Interchange Format)	Все программы САПР, многие векторные редакторы, некоторые настольные издательские системы.
CGM(Computer Graphics Metafile )	Большинство программ редактирования векторных рисунков, САПР и издательские системы.

 

Таблица 3

Растровые форматы графических  файлов

Название формата	Программы, которые могут  открывать файлы
BMP(Windows Device Independent Bitmap)	Все программы Windows, которые используют растровую графику.
PCX (Z – Soft PaintBrush)	Почти все графические  приложения.
GIF(Graphic Interchange Format)	Почти все растровые  редакторы; большинство издательских пакетов; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.
TIFF(Tagged Image File Format)	Большинство растровых  редакторов и настольных издательских систем; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.
TGA(TrueVision Targa)	Растровые редакторы
IMG(Digital Research GEM Bitmap)	Некоторые настольные издательские системы и редакторы изображений Windows
JPEG(Joint Photographic Experts Group)	Последние версии растровых  редакторов; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.

 

Таким образом, знание особенностей форматов графических файлов имеет  значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.

1.1.2. Преобразование графических форматов

 

При подготовке файлов для  размещения в сети Интернет приходиться  сталкиваться с проблемой преобразования графических файлов из одного формата в другой. Например, у вас есть очень интересный файл в формате TIFF, который вы хотите разместить на своих Web-страницах. Поэтому вам необходимо преобразовать этот файл в один из форматов GIF или JPEG.

Преобразование форматов графических файлов можно выполнить с помощью графических редакторов, воспринимающих файлы разных форматов. Для этих целей можно воспользоваться графическим редактором Photo Editor, входящим в Microsoft Office. Этот редактор умеет работать практически со всеми распространенными форматами графических файлов: TIFF, PCX, GIF, JPEG и др. При этом он дает возможность конвертировать файлы из одного формата в другой с помощью обычной операции Сохранить как… (Save as…).

При преобразовании файлов можно уточнить желаемые параметры. Например, выполнить преобразование из цветного в черно-белый формат, выбрать количество цветов, степень сжатия файла, либо фактор качества - большой файл и лучшее качество изображения, или же маленький файл с более низким качеством изображения.

1.2. Средства  для работы с растровой графикой

 

К аппаратным средствам получения  цифровых растровых оригиналов в  основном относятся сканеры и  цифровые камеры. Другие устройства, например цифровые видеокамеры, адаптеры захвата  телевизионных кадров, в компьютерной графике играют чаще вспомогательную роль.  
Для создания изображений "от руки" предназначены графические планшеты, на которых рисуют специальным электронным пером. 
Мы будем рассматривать только один из этих способов получения растрового изображения - сканирование.

Одной из важных характеристик сканера является разрешение. В устройствах бытового класса - это 300-600 dpi, профессионального - 1200-3000. Если вы ориентируетесь на получение изображений для экрана монитора, то достаточно иметь при сканировании разрешение 300 dpi. Сканеры обычно поставляются вместе с программным обеспечением, которое позволяет не только настроить параметры сканирования изображения, но и произвести дополнительное изменение его. Во время подготовки иллюстраций для Web-страницы мы часто сталкиваемся с проблемой "плохой фотографии", когда в вашем распоряжении находится некачественный снимок. Эту проблему легко можно решить, используя возможности графического редактора.

1.3. Технологии  обработки графической информации

 

Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы - графические редакторы. Среди программ, предназначенных для создания растровых изображений, самыми популярными считаются Painter компании Fractal Design, FreeHand компании Macromedia, и Fauve Matisse. Пакет Painter обладает широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные инструменты (кисти, карандаш, перо, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать материалы (акварель, масло, тушь), а также добиться эффекта натуральной среды. Последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержат библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом. 

 Программа Photoshop компании Adobe занимает  особое место. По сути дела, сегодня эта программа является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ней.

Используемые методы обработки графической информации существенно определяются аппаратными средствами отображения ее на экране/плоттере. В настоящее время дисплейные системы делятся на два основных типа: векторные и растровые. В векторных системах световой луч движется по экрану вдоль рисуемой по определенному алгоритму линии. Тогда как в растровых системах нужный объект воспроизводится посредством последовательного сканирования световым лучом его шаблона, т.е. без вычерчивания каждой линии непрерывным движением. Таким образом, между обоими типами визуализации графического объекта лежит принципиальное различие:

• векторный подход характеризуется динамическим формированием на экране объекта по его программному описанию, сформированному посредством графических примитивов;
• растровый подход отображает на экран весь объект целиком на основе его шаблона, созданного посредством графических примитивов и находящегося в видеопамяти дисплея.

Информационные технологии обработки графической информации включают в себя специфические модели представления информации данного вида, особые методы ввода, формирования и вывода изображений, свои аппаратные и программные средства.

Программные средства компьютерной графики - графические редакторы делятся на две большие группы: растровые и векторные редакторы. Это деление обусловлено способом представления и хранения графической информации (растровый или векторный способ).

Среди программных средств  компьютерной графики особое место  занимают программные средства деловой графики. Они предназначены для создания иллюстраций к отчетной документации, статистическим сводкам и другим иллюстративным материалам. Обычно это различные графики, диаграммы, схемы и т.п. Программные средства деловой графики обычно включаются в состав текстовых и табличных процессоров (электронных таблиц).

К инструментам деловой  графики можно отнести и системы автоматизированного проектирования (САПР), которые предназначены для создания чертежей, но по сути являются векторными графическими редакторами.

Компьютерные технологии обработки графической информации включают не только особое программное обеспечение (программные ресурсы), но и специфические аппаратные ресурсы, такие как различные устройства ввода и вывода графической информации: сканеры, цифровые фото- и видеокамеры, дигитайзеры, графические планшеты, плоттеры и т.п.