Задачи для самостоятельного решения

Практическая работа №19

«Представление о программных средах компьютерной графики и черчения, мультимедийных средах»

Задание 1. Ознакомиться с презентацией на тему «Представление о программных средах компьютерной графики и черчения, мультимедийных средах».

Задание 2. Сделать конспект, по теоретическому материалу представленному ниже.

Задание 3. Решить задачи в соответствии с вашим вариантом.

Теоретический материал к Заданию 2.

Компьютерная графика - раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями (рисунками, чертежами, фотографиями, видеокадрами и пр.).

Графический редактор - прикладная программа, предназначенная для создания, редактирования и просмотра графических изображений на компьютере.

Виды компьютерной графики:

1. Растровая

2. Векторная

3. Фрактальная

Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

 

Растровая графика

Применяется при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Для этого сканируют иллюстрации, фотографии, вводятся изображения с цифровых фотоаппаратов.

Растровое изображение – это своего рода мозаика, только вместо кусочков мозаики точки.

Основной элемент растрового экранного изображения – точка, называемая пикселем. Чтобы увидеть эти точки, нужно многократно увеличить изображение.

Пиксел (пиксель) - (от англ. picture element – элемент картинки) – наименьший элемент растрового изображения.

Важная характеристика экранного изображения – разрешение (resolution).

Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на данное изображение. Оно измеряется в пикселях на дюйм (dots per inch) – dpi. Чем выше разрешение, тем качественнее изображение, но больше его файл. За норму принимается 72 пикселя на дюйм (экранное разрешение). Экран и печатающее устройство имеют свои собственные разрешения.

Глубина цвета – количество битов, выделенных для записи цвета одного пикселя.

Максимальное количество цветов зависит от глубины цвета.

Если глубина цвета равна N, то максимальное количество цветов равно 2^N.

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета (бит на точку 4, 8, 16, 24). Каждый цвет можно рассматривать как возможные состояния точки, и тогда по формуле N=2^I может быть вычислено количество цветов отображаемых на экране монитора.

Глубина цвета I	Количество отображаемых цветов N
4	24=16
8	28=256
16 (High Color)	216=65 536
24 (True Color)	224=16 777 216

Растр (от англ. raster) – представление изображения в виде двумерного массива точек (пикселов), упорядоченных в ряды и столбцы

Для каждой точки изображения отводится одна или несколько ячеек памяти. Чем больше растровое изображение, тем больше памяти оно занимает.

Свойства растровой графики:

1. Большие объемы данных, которые нужно хранить и обрабатывать.
2.  Невозможность увеличения изображения для рассмотрения деталей. Этот эффект называется пикселизацией

 

Файлы с форматами растрового типа: имеют расширения: *.bmp, *.pcx, *.gif, *.msp, *.img

 

Векторная графика

Векторная графика используется для создания иллюстраций. Используется в рекламе, дизайнерских бюро, редакциях, конструкторских бюро. С помощью векторной графики могут создаваться высокохудожественные произведения, но их создание очень сложно.        Элементарный объект векторной графики – линия. Все в векторной иллюстрации состоит из линий. Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении. Объем памяти, занимаемый линией, не зависит от её размеров, так как линия представляется в виде формулы, а векторную графику называют вычисляемой графикой

Как и все объекты линии имеютсвойства. К ним относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.д.).

 

Свойства векторной графики

1. Замкнутые линии имеют свойства заполнения цветом, текстурой, картой.

2. В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если линии задана толщина 0,15 мм, то как бы не увеличивали или уменьшали рисунок, эта линия будет иметь такую толщину. При распечатке изображения толщина линий сохраняется. Увеличивая изображение, можно подробно рассмотреть его детали, при этом качество не ухудшается.

 

Фрактальная графика

Фрактальная графика основана на автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальных изображений основано не в рисовании, а в программировании. Фрактальная графика редко используется в печатных или электронных документах.

Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Все изображение строится по уравнению, поэтому ничего, кроме самого уравнения, в памяти хранить не надо.

Фигура, элементарные части которой повторяют свойства своих родительских структур, называется фрактальной. Простейшим фрактальным объектом является треугольник.

Фрактальными свойства обладают многие объекты живой и неживой природы. Фрактальным объектом является многократно увеличенная снежинка. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений.

 

	Векторная графика	Растровая графика
Назначение	Векторные графические изображения являются оптимальным средством хранения высокоточных графических объектов, таких как чертежи, схемы и пр., для которых имеет значение сохранение четких и точных контуров.	Растровые графические редакторы подходят для обработки фотографий и рисунков. Растровые изображения формируются в процессе преобразования графической информации из аналоговой формы в цифровую (например, в процессе сканирования рисунков и фотографий, при использовании цифровых и фотокамер и т. д.). Растровые изображения можно получить и непосредственно в программах растровой или векторной графики путем преобразовании векторных изображений.
Принцип формирования изображения	Векторные изображения формируются из таких объектов как точка, линия, окружность, прямоугольник и пр. Эти объекты хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул.	В растровом формате изображение задается по точкам, как мозаика. Эти точки называют пиксель (pixel). Цвет каждого пикселя задается независимым образом. Растр - это дискретная структура, то есть всегда можно выделить определённые элементы.
Основные достоинства	- Изменение масштаба без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла; - огромная точность (до сотой доли микрона); - небольшой размер файла по сравнению с растровыми изображениями; - прекрасное качество печати; - возможность редактирования каждого элемента изображения в отдельности.	Растровое изображение имеет большие преимущества при работе с фотореалистичными объектами, например, сценами природы или фотографиями людей. Наш мир по идее растровый. И его объекты трудно представить в векторном, то есть математическом, представлении, как это происходит в случае работы с векторными изображениями.
Недостатки	Не могут обеспечить высокую точность передачи градаций цветов и полутонов.	Масштабирование растрового изображения, по причине его дискретности, приводит к потере части информации, вызывает необратимые потери качества изображения. При попытке изменить размеры рисунка его контуры и цветопередача заметно искажаются. Кроме того, растровые изображения занимают гораздо больше места в памяти компьютера в сравнении с векторными.

Задание 3. Решить задачи в соответствии с вашим вариантом по списку, варианты чередуются Вариант 1, Вариант 2.

Пример 1:

Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 128×128 пикселей при условии, что в изображении могут использоваться 256 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.

Решение.

Один пиксель кодируется 8 битами памяти, так как 2⁸ = 256.

Всего 128 * 128 = 2⁷ · 2⁷ = 2¹⁴ пикселей.

Тогда объем памяти, занимаемый изображением 2¹⁴ * 8 = 2¹⁷ бит = 2¹⁴ байт = 2⁴ Кбайт = 16 Кбайт.

 

Ответ: 16.

Пример 2:

Автоматическая фотокамера производит растровые изображения размером 1600 на 1200 пикселей. При этом объём файла с изображением не может превышать 1 Мбайт, упаковка данных не производится. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре?

Решение.

Объём растрового изображения находится как произведение количества пикселов в изображении на объём памяти x, необходимый для хранения цвета одного пиксела: 1600 · 1200 · x ≤ 1 · 2²³ бит, откуда x≤4,369 бит = 4 бит. Значит, в изображении можно использовать не более 2⁴ = 16 цветов.

Ответ: 16.

Задачи для самостоятельного решения.

Вариант 1

1) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 128×128 пикселей при условии, что в изображении могут использоваться 128 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.

2) Автоматическая фотокамера производит растровые изображения размером 1600 на 900 пикселей. При этом объём файла с изображением не может превышать 900 Кбайт, упаковка данных не производится. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре?

Вариант 2

1) Какой минимальный объём памяти (в Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы можно было сохранить любое растровое изображение размером 512x512 пикселей при условии, что в изображении могут использоваться 256 различных цветов? В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать не нужно.

2) Автоматическая фотокамера производит растровые изображения размером 800 на 600 пикселей. При этом объём файла с изображением не может превышать 500 Кбайт, упаковка данных не производится. Какое максимальное количество цветов можно использовать в палитре?