Реферат: Растровая графика

ЛИЦЕЙ № 105

РЕФЕРАТПотеме: Растровая графика

Подготовил:

Ученик9-вкласса

Мельниченко Роман

г. Запорожье

2006 г

План

Введение

1.        Растроваяграфика и пиксел

2.        Таблица форматов

3.        Достоинства инедостатки растровойграфики

4.        Bmp,gif, jpg, png, pcx.

Введение

Компьютерная графика прочно вошла внашу жизнь. Появляется все больше клипов, сделанных с помощью компьютернойграфики. Нет спору, компьютерная графика расширяет выразительные возможности.При творческом ее использовании реклама приобретает удивительную силувоздействия на зрителя. С помощью одной только компьютерной графики оченьтрудно донести до зрителя рекламную идею. И если в клипе лишь компьютернаяграфика, лишь созданный ее средствами сюрреалистический мир, то зрительостается холодным, хотя увиденное и поражает воображение. Ведь известно, чтореклама наиболее эффективна тогда, когда потребителю хочется идентифицироватьсебя с человеком, пользующимся тем или иным товаром. Процесс узнаваемости себяв клипе — залог успеха. Компьютерная или машинная графика — это вполнесамостоятельная область человеческой деятельности, со своими проблемами и спецификой.Компьютерная графика — это и новые эффективные технические средства дляпроектировщиков, конструкторов и исследователей, и программные системы имашинные языки, и новые научные, учебные дисциплины, родившиеся на базе синтезатаких наук как аналитическая, прикладная и начертательная геометрии,программирование для ПК, методы вычислительной математики и т.п. Машинанаглядно изображает такие сложные геометрические объекты, которые раньшематематики даже не пытались изобразить.

1. Растровая графикаи пиксел

Компьютерная индустрия породила сотниновых и необычных терминов, пытаясь объяснить, что такое компьютер и как онработает. Термин растровая графика достаточно очевиден, если усвоить понятия,относящиеся к растровым изображениям. Растровые изображения напоминают листклетчатой бумаги, на котором любая клетка закрашена либо черным, либо белымцветом, образуя в совокупности рисунок. Пиксел — основной элемент растровыхизображений. Именно из таких элементов состоит растровое изображение. Вцифровом мире компьютерных изображений термином пиксел обозначают несколькоразных понятий. Это может быть отдельная точка экрана компьютера, отдельнаяточка напечатанная на лазерном принтере или отдельный элемент растровогоизображения. Эти понятия не одно и тоже, поэтому чтобы избежать путаницыследует называть их следующим образом: видео пиксел при ссылке на изображениеэкрана компьютера; точка при ссылке на отдельную точку, создаваемую лазернымпринтером. Существует коэффициент прямоугольности изображения, который введенспециально для изображения количества пикселов матрицы рисунка по горизонтали ипо вертикали.

Возвращаясь к аналогии с листом бумагиможно заметить, что любой растровый рисунок имеет определенное количествопикселов в горизонтальных и вертикальных рядах. Существуют следующиекоэффициенты прямоугольности для экранов: 320х200, 320х240, 600х400, 640х480,800х600 и др. Этот коэффициент часто называют размером изображения.Произведение этих двух чисел дает общее количество пикселов изображения.Существует также такое понятие как коэффициент прямоугольности пикселов. Вотличие от коэффициента прямоугольности изображения он относится к реальнымразмерам видео пиксела и является отношением реальной ширины к реальной высоте.Данный коэффициент зависит от размера дисплея и текущего разрешения, и поэтомуна разных компьютерных системах принимает различные значения. Цвет любогопиксела растрового изображения запоминается в компьютере с помощью комбинациибитов. Чем больше битов для этого используется, тем больше оттенков цветовможно получить. Число битов, используемых компьютером для любого пиксела,называется битовой глубиной пиксела. Наиболее простое растровое изображениесостоит из пикселов имеющих только два возможных цвета черный и белый, ипоэтому изображения, состоящие из пикселов этого вида, называются однобитовымиизображениями. Число доступных цветов или градаций серого цвета равно 2 встепени равной количеству битов в пикселе.

Цвета, описываемые 24 битами,обеспечивают более 16 миллионов доступных цветов и их часто называютестественными цветами. Растровые изображения обладают множеством характеристик,которые должны быть организованы и фиксированы компьютером. Размеры изображенияи расположение пикселов в нем это две основных характеристики, которые файл растровыхизображений должен сохранить, чтобы создать картинку. Даже если испорченаинформация о цвете любого пиксела и любых других характеристиках компьютер всеравно сможет воссоздать версию рисунка, если будет знать, как расположены всеего пикселы. Пиксел сам по себе не обладает никаким размером, он всего лишьобласть памяти компьютера, хранящая информацию о цвете, поэтому коэффициентпрямоугольности изображения не соответствует никакой реальной размерности. Знаятолько коэффициент прямоугольности изображения с некоторой разрешающейспособностью можно определить настоящие размеры рисунка. Поскольку размерыизображения хранятся отдельно, пикселы запоминаются один за другим, как обычныйблок данных. Компьютеру не приходится сохранять отдельные позиции, он всеголишь создает сетку по размерам заданным коэффициентом прямоугольностиизображения, а затем заполняет ее пиксел за пикселом. Это самый простой способхранения данного растрового изображения, но не самый эффективный с точки зренияиспользования компьютерного времени и памяти. Более эффективный способ состоитв том, чтобы сохранить только количество черных и белых пикселов в любойстроке. Этот метод сжимает данные, которые используют растровые изображения. Вэтом случае они занимают меньше памяти компьютера.

2. Сравнение форматов графических файлов

 Asia 640x430 24бит Paint Windows 800x600 24бит Формат файла Размер в байтах Формат файла Размер в байтах EPS Photoshop 2305769 EPS Photoshop 3997119 PCX 905409 TIF 1444530 TIF 830528 SCT Scitex 1442048 SCT Scitex 827648 PXR Pixar 1441792 PXR Pixar 827392 BMP 1440054 BMP 825656 TGA Targa 1440044 TGA Targa 825644 RAW 1440000 RAW 825600 IFF Amiga 792338 PSD Photoshop 823718 PDF 529187 PCT 32bit 815040 JPG 8 385880 TIF LZW 669178 PCT 32bit 195644 PNG 627061 PCT 16bit 170836 TGA 550444 PCX 152532 PCT 16bit 475914 JPG 1 112965 JPG 327806 TIF LZW 101012 PDF 198976 PNG 60526 Sunset 640x480 24бит Копия экрана 800x600 24бит EPS Photoshop 546930 EPS Photoshop 4000397 TIF 195772 TIF 1446106 SCT Scitex 194048 SCT Scitex 1442048 PXR Pixar 193536 PXR Pixar 1441792 BMP (BMP Lzw) 192056 (192054) RAW 1440000 PCX 189128 IFF Amiga 768198 PCT 187620 PCX 498615 PNG 144008 PDF 325514 TGA Targa 128044 TIF LZW 229514 TIF LZW 89234 JPG 8 227186 PDF 34114 PNG 158054 JPG 4 10217 JPG 2 110951 Paint Windows 800x600 2бит Paint Windows 800x600 2бит EPS Photoshop 158532 PCX 38158 PX1 PixelPaint 127655 PCT 34680 TIF 64194 IFF Amiga 33158 BMP 60062 TIF LZW 21030 PSD Photoshop 40407 GIF 17118

3. Достоинства растровой графики

Растровая графика эффективнопредставляет реальные образы. Реальный мир состоит из миллиардов мельчайшихобъектов и человеческий глаз как раз приспособлен для восприятия огромногонабора дискретных элементов, образующих предметы. На своем высшем уровнекачества — изображение выглядят вполне реально подобно тому, как выглядятфотографии в сравнении с рисунками. Это верно только для очень детализированныхизображений, обычно получаемых сканированием фотографий. Помимо естественноговида растровые изображения имеют другие преимущества. Устройства вывода, такиекак лазерные принтеры, для создания изображений используют наборы точек.Растровые изображения могут быть очень легко распечатаны на таких принтерах,потому что компьютерам легко управлять устройством вывода для представленияотдельных пикселов с помощью точек.

Недостатки растровой графики

Как уже говорилось, растровыеизображения занимают большое количество памяти. Существует так же проблемаредактирования растровых изображений, так как большие растровые изображениязанимают значительные массивы памяти, то для обеспечения работы функцийредактирования таких изображений потребляются так же значительные массивыпамяти и другие ресурсы компьютера.

Файлы BMP

Формат файла BMP (сокращенно от BitMaP)- это «родной» формат растровой графики для Windows, поскольку оннаиболее близко соответствует внутреннему формату Windows, в котором этасистема хранит свои растровые массивы. Для имени файла, представленного вBMP-формате, чаще всего используется расширение BMP.

В файлах BMP информация о цвете каждогопиксела кодируется 1, 4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксел). Числом бит/пиксел,называемым также глубиной представления цвета, определяется максимальное числоцветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксел может иметь всегодва цвета, а при глубине 24 бит/пиксел — более 16 млн. различных цветов.

Файлы PCX

PCX стал первым стандартным форматомграфических файлов для хранения файлов растровой графики в компьютерах IBM PC.На этот формат, применявшийся в программе Paintbrush фирмы ZSoft, в начале 80-хгг. фирмой Microsoft была приобретена лицензия, и затем он распространялсявместе с изделиями Microsoft. В дальнейшем формат был преобразован в WindowsPaintbrush и начал распространяться с Windows. Хотя область применения этогопопулярного формата сокращается, файлы формата PCX, которые легко узнать порасширению PCX, все еще широко распространены сегодня.

Файлы GIF

Большинство ведущихспециалистов-графиков, имеющих дело с алгоритмом LZW, сталкиваются саналогичными юридическими проблемами при использовании популярногомежплатформенного формата файлов растровой графики GIF (Graphics InterchangeFormat — формат обмена графическими данными, произносится «джиф»),разработанного компанией CompuServe. Обычно для имени файлов GIF используетсярасширение GIF, и тысячи таких файлов можно получить в CompuServe.

Основные достоинства GIF заключаются вшироком распространении этого формата и его компактности. Но ему присущи двадостаточно серьезных недостатка. Один из них состоит в том, что в изображениях,хранящихся в виде GIF-файла, не может быть использовано более 256 цветов.Второй, возможно, еще более серьезный, заключается в том, что разработчикипрограмм, использующие в них форматы GIF, должны иметь лицензионное соглашениес CompuServe и вносить плату за каждый экземпляр программы; такая ценоваяполитика была принята CompuServe после того, как Unisys объявила, что начнетдобиваться соблюдения своих прав собственности и потребовала от тех, ктопользуется алгоритмом сжатия LZW, вносить лицензионные платежи. Возникшее врезультате этого запутанное юридическое положение тормозит внедрениепрограммистами в свои графические программы средств для работы с файлами GIF.

Файлы PNG

Формат PNG (Portable Network Graphic — переносимый сетевой формат, произносится «пинг») был разработан длязамены GIF, чтобы обойти юридические препятствия, стоящие на пути использованияGIF-файлов. PNG унаследовал многие возможности GIF и, кроме того, он позволяетхранить изображения с истинными цветами. Еще более важно, что он сжимаетинформацию растрового массива в соответствии с вариантом пользующегося высокойрепутацией алгоритма сжатия LZ77 (предшественника LZW), которым любой можетпользоваться бесплатно. Из-за недостатка места я не буду обсуждать внутреннююструктуру PNG. Если вы захотите больше узнать об этом формате, обратитесь крекомендуемой в конце статьи литературе.

Файлы JPEG

Формат файла JPEG (Joint PhotographicExperts Group — Объединенная экспертная группа по фотографии, произносится«джейпег) был разработан компанией C-Cube Microsystems как эффективныйметод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, получаемых присканировании фотографий с многочисленными едва уловимыми (а иногда инеуловимыми) оттенками цвета. Самое большое отличие формата JPEG от другихрассмотренных здесь форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритмсжатия с потерями (а не алгоритм без потерь) информации. Алгоритм сжатия безпотерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение вточности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями приносится в жертвучасть информации об изображении, чтобы достичь большего коэффициента сжатия.Распакованное изображение JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно,но очень часто эти различия столь незначительны, что их едва можно (если вообщеможно) обнаружить.

Процесс сжатия изображения JPEGдостаточно сложен и часто для достижения приемлемой производительности требуетспециальной аппаратуры. Вначале изображение разбивается на квадратные блоки состороной размером 8 пиксел. Затем производится сжатие каждого блока отдельно затри шага. На первом шаге с помощью формулы дискретного косинусоидальногопреобразования фуры (DCT) производится преобразование блока 8х8 с информацией опикселах в матрицу 8x8 амплитудных значений, отражающих различные частоты(скорости изменения цвета) в изображении. На втором шаге значения матрицыамплитуд делятся на значения матрицы квантования, которая смещена так, чтобыотфильтровать амплитуды, незначительно влияющие на общий вид изображения. Натретьем и последнем шаге квантованная матрица амплитуд сжимается сиспользованием алгоритма сжатия без потерь.

При сжатии методом JPEG потериинформации происходят на втором шаге процесса. Чем больше значения в матрицеквантования, тем больше отбрасывается информации из изображения и тем болееплотно сжимается изображение. Компромисс состоит в том, что более высокиезначения квантования приводят к худшему качеству изображения.