Растровая графика - Лекция, раздел История, ЛЕКЦИИ ПО ИНФОРМАТИКЕ ЛЕКЦИЯ №1 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Для Растровых Изображений, Состоящих Из Точек, Особую Важность Имеет Понятие ...
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 per inch — 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 пикселом. Размер пиксела варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешения оригинала и масштаба отображения.
Мониторы для обработки изображений с диагональю 19-24 дюйма (профессионального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешения 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1280, 1920x1440, 1920x1600, 2048x1536 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 линиатурарастра 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 измеряется числом линий на дюйм (lines per inch — lpi) 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 совпадет с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100% заполняемое™. Для абсолютно белого цвета значение заполняемое™ 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 (рис. 1). Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (АМ).
Рис. 1. Примеры амплитудной и частотной модуляции растра
Существует и метод растрирования с частотной 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 (см. рис. 15.1). 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, как и на изображении в целом, вообще отсутствует (рис. 2). 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.
Рис. 2. Пример использования стохастического растра
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 уровнен). Нетрудно подсчитать, что для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 256 = 16x16 точек.
Между разрешением оригинала, частотой растра и градацией уровней существует зависимость, описываемая формулой:
где N — число градаций уровней тона (оттенков), dpi — разрешение устройства вывода (отображения), lpi — линиатура растра. Единица в формуле соответствует абсолютно белому цвету, когда ячейка растра вообще не заполнена.
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 1pi, для газетного производства — 65-851рi, для книжно-журнального — 85-1331рi, для художественных и рекламных работ — 133-3001рi.
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 1501рi уже недостаточно разрешения 16x150=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 τ (для оригиналов, рассматриваемых «на просвет», например слайдов) или коэффициенту отражения ρ (для прочих оригиналов, например полиграфических отпечатков):
где .F0 — падающий световой поток, Fρ — отраженный световой поток, Fτ — пропущенный световой поток.
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 прочтения (стандартный размер 10x15 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате Т1РРс включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает 45-50 Мбайт. Цветоделенное цветное изображение формата А4 занимает 120-150 Мбайт.
Масштабирование растровых изображений. Одним из недостатков растровой графики является так называемая пикселизация изображений при их увеличении (если не приняты специальные меры). Раз в оригинале присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается и их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает саму иллюстрацию (рис. 3). Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной визуализации при масштабировании.
Рис. 3. Эффект пикселизации при масштабировании растрового изображения
Другой прием состоит в применении стохастического растра, позволяющего уменьшить эффект пикселизации в определенных пределах. Наконец, при масштабировании используют метод интерполяции, когда увеличение размера иллюстрации происходит не за счет масштабирования точек, а путем добавления необходимого числа промежуточных точек.
Все темы данного раздела:
Развитие средств ввода вывода
Перфорированная фотопленка, кассовая лента с числами в нормализованном виде, пульт программиста-наладчика – Урал.
Перфокарты, перфоленты, АЦПУ – БЭСМ
То же и эл. пиш. маш. или мон
Что такое информация?
Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение.
Информация — это наст
В каком виде существует информация?
Информация может существовать в самых разнообразных формах:
· в виде текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
· в виде световых или звуковых сигналов;
· в виде радиоволн;
ЛЕКЦИЯ №2 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ СОСТАВ СОВРЕМЕННОГО КОМПЬЮЬТЕРА
Минимальный комплект:
- системный блок
- клавиатура
- манипулятор мышь
- монитор
«Дополнительны
Какие устройства образуют внутреннюю память?
В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.
· Оперативная память
Оперативная память
Загрузка системы
Всем известно, что компьютер питается электричеством от розетки, через шнур. Цепь питания должна быть замкнута – шнур в розетке и в разъеме системного блока, выключатель блока питания включен, и вы
ЛЕКЦИЯ №3 ОСНОВЫ WINDOWS
Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение вс
ЛЕКЦИЯ №4 ОКНА И МЕНЮ, РАБОЧИЙ СТОЛ, МЕНЮ ПУСК, И ПАНЕЛЬ ЗАДАЧ
Раньше люди работали с документами, разложенными на столе. Рабочий стол Windows это экран монитора. Когда Вы хотите поручить Windows какую-то работу, Вы запускаете программу – набор
Свернуть и развернуть окно
Если Вы способны работать с большим количеством программ одновременно, то с расположением окон на рабочем столе рано или поздно возникают сложности. Тогда, можно убрать окно программы с экрана, но
Создание ярлыков к программам и файлам на рабочем столе
Использование ярлыков, которые легко можно разместить в любом месте рабочего стола, позволяет загрузить необходимую программу или файл, избежав утомительного блуждания по многочисленным меню.
Что такое диски
Как папки и подшивки деловых бумаг хранятся в ящиках, так компьютер располагает файлы и папки на диске. В основном используются диски трех типов: гибких дисках (дискеты), жестких дисках (винчестеры
Как просмотреть содержимое диска
Windows позволяет заглянуть внутрь компьютера и увидеть список всех находящихся в нем файлов. Для этого можно воспользоваться программой Мой компьютер. В окне этой программы изображаются значки соо
Что такое "Исполнитель алгоритма"?
Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгори
Какими свойствами обладают алгоpитмы?
Основные свойства алгоритмов следующие:
Понятность для исполнителя — т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.
Дискpетность (прерывность, раздельность) — т.е. ал
Что такое словесный способ записи алгоритмов?
Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном
Что такое уровень языка программирования?
В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.
Любой алгоритм, как мы знаем, есть последователь
В чем преимущества алгоритмических языков перед машинными?
Основные преимущества таковы:
· алфавит алгоритмического языка значительно шире алфавита машинного языка, что существенно повышает наглядность текста программы;
· набор операций,
Какие понятия используют алгоритмические языки?
Каждое понятие алгоритмического языка подразумевает некоторую синтаксическую единицу (конструкцию) и определяемые ею свойства программных объектов или процесса обработки данных.
Как записываются арифметические выражения?
Арифметические выражения записываются по следующим правилам:
· Нельзя опускать знак умножения между сомножителями и ставить рядом два знака операций.
· Индексы элементов массивов
Что такое базовые алгоритмические структуры?
Алгоритмы можно представлять как некоторые структуры, состоящие из отдельных базовых (т.е. основных) элементов. Естественно, что при таком подходе к алгоритмам изучение основных принципов их констр
Какие циклы называют итерационными?
Особенностью итерационного цикла является то,что число повторений операторов тела цикла заранее неизвестно. Для его организации используется цикл типа пока. Выход из итера
Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера?
Решение задач с помощью компьютера включает в себя следующие основные этапы, часть из которых осуществляется без участия компьютера.
1. Постановка задачи:
· сбоp инфоpмации о зада
Что называют математической моделью?
Математическая модель — это система математических соотношений — формул, уравнений, неравенств и т.д., отражающих существенные свойства объекта или явления.
Как проконтролировать текст программы до выхода на компьютер?
Текст программы можно проконтролировать за столом с помощью просмотра, проверки и прокрутки.
· Просмотр. Текст программы просматривается на предмет обнаружения описок и расхождений с алгор
Для чего нужны отладка и тестирование?
Отладка программы — это процесс поиска и устранения ошибок в программе, производимый по результатам её прогона на компьютере.
В чем заключается отладка?
В современных программных системах (Turbo Basic, Turbo Pascal, Turbo C и др.) отладка осуществляется часто с использованием специальных программных средств, называемых отладчиками. Эти средства поз
Что такое тест и тестирование?
Как бы ни была тщательно отлажена программа, решающим этапом, устанавливающим ее пригодность для работы, является контроль программы по результатам ее выполнения на системе тестов.
Какими должны быть тестовые данные?
Тестовые данные должны обеспечить проверку всех возможных условий возникновения ошибок:
· должна быть испытана каждая ветвь алгоритма;
· очередной тестовый прогон должен контролир
Из каких этапов состоит процесс тестирования?
Процесс тестирования можно разделить на три этапа.
Проверка в нормальных условиях.
Предполагает тестирование на основе данных, которые характерны для реальных условий функциониров
Какие ошибки не обнаруживаются транслятором?
Существует множество ошибок, которые транслятор выявить не в состоянии, если используемые в программе операторы сформированы верно.
Примеры таких ошибок.
Логические ошибки:
Базы данных и системы управления базами данных
База данных — это организованная структура, предназначенная для хранения информации. Внимательный читатель, знающий из первой главы этого пособия о том, что данные и информация — понятия вз
Структура простейшей базы данных
Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в не
Свойства полей базы данных
Поля базы данных не просто определяют структуру базы — они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей
Типы данных
С основными типами данных мы уже знакомы. Так, например, при изучении электронных таблиц Microsoft Ехсеl мы видели, что они работают с тремя типами данных: текстами, числами и формулами. Т
Безопасность баз данных
Базы данных — это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю ! работу по обслуживанию файловой структуры бер
Режимы работы с базами данных
Обычно с базами данных работают две категории исполнителей. Первая категория — проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласовании ее с заказчиком. Кро
Объекты базы данных
Мы уже упомянули о том, что кроме таблиц база данных может содержать и другие типы объектов. Привести полную классификацию возможных объектов баз данных затруднительно, поскольку каждая система упр
Проектирование базы данных
Мы лишь рассмотрели основные понятия баз данных и еще не знакомы ни с одной системой управления базами данных, но, тем не менее, поднимаем вопрос о проектировании базы. Это не случайно. Методическ
Разработка схемы данных
Выяснив основную часть данных, которые заказчик потребляет или поставляет, можно приступать к созданию структуры базы, то есть структуры ее основных таблиц.
1. Работа начинается с составле
ЛЕКЦИЯ 8. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ. НАЗНАЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ.
При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое
Локальные сети
Локальные сети (от английского local - местный) - это сети, состоящие из близко расположенных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном здании или в близко распо
Топология локальных сетей
Топология- это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть:
Сетевой протокол. Пакетный протокол
Работой компьютеров в локальной сети управляют программы. Для того чтобы все компьютеры могли понимать друг друга, отправлять друг другу запросы и получать ответы, они должны общаться на од
Ethernet
Этот метод был разработан фирмой Xerox в 1975 году и до сих пор наиболее популярен. Метод доступа Ethernet обеспечивает высокую скорость и высокую надежность передачи данных.
ЛЕКЦИЯ 9. КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА.
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
Векторная графика
Рис. 4. Объекты векторной графики
Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в вект
Математические основы векторной графики
Рассмотрим подробнее способы представления различных объектов в векторной графике.
Точка.Этот объект на плоскости представляется двумя числами (х, у), указывающими
Программные средства обработки трехмерной графики
На персональных компьютерах основную долю рынка программных средств обработки трехмерной графики занимают три пакета. Эффективней всего они работают на самых мощных машинах (в двух- или четырехпроц
Форматы графических данных
В компьютерной графике применяют по меньшей мере три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь часть из них стала стандартом «де-факто» и применяется в подавляющем большинстве прогр
Понятие цвета
Цвет чрезвычайно важен в компьютерной графике как средство усиления зрительного впечатления и повышения информационной насыщенности изображения. Ощущение цвета формируется человеческим мозго
Способы описания цвета
В компьютерной графике применяют понятие цветового разрешения (другое название — глубина цвета). Оно определяет метод кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране
Цветовая модель НSВ
Цветовая модель HSВ разработана с максимальным учетом особенностей восприятия цвета человеком. Она построена на основе цветового круга Манселла. Цвет описывается тремя компонентами: оттенком (Hu
Цветовая модель СМYК, цветоделение
Цветовая модель СМYК относится к субтрактивным, и ее используют при подготовке публикаций к печати. Цветовыми компонентами СМY служат цвета, полученные вычитанием основных из белого:
Цветовая палитра
Электронная цветовая палитра в компьютерной графике по предназначению подобна палитре художника, но включает гораздо большее число цветов. Электронная палитра состоит из определенного числа
Системы управления цветом
При создании и обработке элементов компьютерной графики необходимо добиться, чтобы изображение выглядело практически одинаково на всех стадиях процесса, на любом устройстве отображения, при любом м
Компьютерные вирусы
Компьютерный вирус — это программный код, встроенный в другую программу, или в документ, или в определенные области носителя данных и предназначенный для выполнения несанкционированных действий на
Методы защиты от компьютерных вирусов
Существуют три рубежа защиты от компьютерных вирусов:
предотвращение поступления вирусов;
предотвращение вирусной атаки, если вирус все-таки поступил на компьютер;
предот
Средства антивирусной защиты
Основным средством защиты информации является резервное копирование наиболее ценных данных. В случае утраты информации по любой из вышеперечисленных причин жесткие диски переформатируют и подготавл
Защита информации в Интернете
При работе в Интернете следует иметь в виду, что насколько ресурсы Всемирной сети открыты каждому клиенту, настолько же и ресурсы его компьютерной системы могут быть при определенных условиях откры
Понятие о несимметричном шифровании информации
Системам шифрования столько же лет, сколько письменному обмену информацией. Обычный подход состоит в том, что к документу применяется некий метод шифрования, основанный на использовании ключа, посл
Принцип достаточности защиты
Защита публичным ключом (впрочем, как и большинство других видов защиты информации) не является абсолютно надежной. Дело в том, что поскольку каждый желающий может получить и использовать чей-то пу
Понятие об электронной подписи
Мы рассмотрели, как клиент может переслать организации свои конфиденциальные данные (например, номер электронного счета). Точно так же он может общаться и с банком, отдавая ему распоряжения о переч
Понятие об электронных сертификатах
Системой несимметричного шифрования обеспечивается делопроизводство в Интернете. Благодаря ей каждый из участников обмена может быть уверен, что полученное сообщение отправлено именно тем, кем оно
Новости и инфо для студентов