 |
Особенности графической информации и способы ее кодирования
|
|
|
|
Графическое представление информации используется во многих областях визуальной коммуникации: от произведений изобразительного искусства, которое призвано будить у человека эмоции и вызывать чувство прекрасного, до всевозможных символов, например дорожных знаков, которые предназначены только для информативных целей и у опытных водителей могут даже не достигать области осознаваемого восприятия.
Под графической информацией мы понимаем всю совокупность информации, которая нанесена на самые различные носители – бумагу, пленку, кальку, картон, холст, оргалит, стекло, стену и т. д. В определенной степени графической информацией можно считать и объективную реальность, на которую направлен объектив фотоаппарата или цифровой камеры…
Многообразие графических носителей и видов изображения, в общем, не поддается учету и вовсе не потому, что их число бесконечно, а потому, что существует огромное количество промежуточных вариантов. Действительно, мы не можем их суммировать и составить список (алфавит), подобный тому, который можно составить из букв, цифр и знаков, применяемых в конкретных языках.
Все создаваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части– растровую и векторную графику.
Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами, каждая из которых может иметь определенный цвет. Диапазон доступных цветов определяется текущей палитрой. Так например для черно-белого изображения в палитре два цвета - черный и белый, для цветных изображений палитра может состоять из 16, 256, 65536, 16777216 т.е. 21,24,28,216,224 а также 232.
Векторное изображение - это графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг. Базовым элементом изоражения является линия. Как и любой объект, она обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной., цветом, начертанием (пунктирная, сплошная). Замкнутые линии имеют свойство заполнения (или другими объектами, или выбранным цветом). Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Так как линия описывается математически как единый объект, то и объем данных для отображения объекта средствами векторной графики значительно меньше, чем в растровой графике. Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.
|
|
|
К программным средствам создания и обработки векторной графики относятся следующие ГР: CorelDraw, Adobe Illustrator, а также векторизаторы (трассировщики) - специализированные пакеты преобразования растровых изображений в векторные.
Фрактальная графика основывается на математических вычислениях, как и векторная. Но в отличии от векторной ее базовым элементом является сама математическая формула. Это приводит к тому, что в памяти компьютера не хранится никаких объектов и изображение строится только по уравнениям. При помощи этого способа можно строить простейшие регулярные структуры, а также сложные иллюстрации, которые иммитируют ландшафты.
Графические редакторы
В настоящее время имеется множество программ для редактирования графических изображений. Эти программы в соответствии с делением графики на растровую и векторную можно условно разделить на два класса:
Программ для работы с растровой графикой.
Программ для работы с векторной графикой.
Также имеются программы, которые совмещают возможности программ этих двух классов. Т.е. позволяют создавать изображения состоящие из растровой и векторной графики.
Среди программ первого класса отметим:
Графический редактор Paint— простой однооконный графический редактор, который позволяет создавать и редактировать достаточно сложные рисунки.
|
|
|
Photoshop фирмы Adobe многооконный графический редактор позволяет создавать и редактировать сложные рисунки, а также обрабатывать графические изображения (фотографии). Содержит множество фильтров для обработки фотографий (изменение яркости, контрастности и т.д.).
Среди программ второго класса отметим:
Программа Microsoft Draw— входящая в комплект MS Office. Эта программа служит для создания различных рисунков, схем. Обычно вызывается из MS Word.
Adobe Illustrator, Corel Draw— программы используются в издательском деле, позволяет создавать сложные векторные изображения.
Как правило программы первого класса позволяют сохранять изображения в файлах стандартных форматов: bmp, pcx, gif, tif, а программы второго класса используют для этих целей свои форматы.
Форматы файлов для хранения растровых графических изображений.
Как правило файлы для хранения растровых графических изображений логически состоят из двух частей: заголовка и области данных. В заголовке указаны данные о формате файла, изображения по горизонтали, по вертикали: количество цветов, палитра и т.д. В области данных закладываются цвета пикселов.
В настоящее время наиболее распространенные следующие форматы файлов.
bmp (bit map)— битовая карта. Формат распространен в Windows (Paint). В этом формате файл состоит из двух частей.
1- заголовок в котором указывается разрешение изображения и количество бит которыми кодируется цвет пиксела.
2- область данных (битовая карта) в которой хранятся в виде последовательности бит цвета пикселов изображений.
pcx. Формат pcx использует простейший способ сжатия изображений, позволяющий выполнять быструю перезапись изображения из файла в видеопамять и обратно. Данный формат использует в своей работе многие графические редакторы, в частности Paint. Вместе с форматом tif формат pcx является одним из наиболее распространённых форматов, которые используют сканеры.
В заголовке файлов этого формата указывается информация о версии формата pcx, информация о том— используется сжатие информации или нет, информация о цветах изображения, размерах изображения, разрешения сканера, разрешение дисплея.
|
|
|
Для сжатия в файле изображения формата Pcx используется метод группового кодирования, в котором группа повторяющихся байт заменяется двумя байтовыми: байтом повторителем и повторяющимся байтом.
Байт повторитель имеет уникальный код и содержит в себе число повторяющихся байт.
Формат GIF, при достаточно простой структуре файла и наличии наибольшего числа атрибутов изображения используют более эффективный чем в pcx алгоритм сжатия. Этот формат в настоящее время используется при размещении графической информации в гипертекстовых документах Internet.]
TIF (Tiff - Tag Image File Format). Основной областью применения данного формата является настольная издательская деятельность и связанные с ней приложения. Этот формат имеет множество атрибутов, позволяющих точно описать сложение изображения. Часто этот формат используется, для хранения отсканированных изображений.
Форматы GIF и TIF в основном используют lzw сжатие. Название этого алгоритма произошло от фамилии его разработчиков Lampel, Ziv и Welch.
jpg - формат, который использует специальный алгоритм сжатия изображения, позволяющее сжать изображение до требуемого размера и качества. При этом качество изображения теряется. Формат распространен для размещения графической информации в гипертекстовых документах Internet.
Графика рассматривается как язык визуальной культуры и грамотности человека, как язык проектирования (дизайна), как язык техники и технологии, как самое простое и естественное для человека средство осмысления и познания окружающего его мира и как язык профессионального (технического и художественно-технического) и непрофессионального общения между людьми.
Графика является средством развития творческих способностей учащегося, его пространственных представлений, воображения и мышления, глазомера, зрительной памяти, смекалки и догадки, средством развития политехнического и образного мышления, эстетического вкуса и проектного мышления, средством выражения его идей и замыслов.
Активизация деятельности обучаемого в процессе обучения с использованием возможностей средств графических программных средств обеспечивается за счет использования следующих методов, форм, средств и приемов:
|
|
|
1. Улучшения наглядности за счет применения видео, мультипликации, технологии мультимедиа и "виртуальная реальность", позволяющих моделировать сложные явления и процессы, имитировать работу сложно организованных систем, осуществлять аудио-сопровождение учебной информации.
2. Повышения эффективности восприятия комментариев к учебному материалу, который параллельно демонстрируется на экране компьютера, за счет сочетания зрительной наглядности и слухового сопровождения.
3. Моделирования, наблюдения и изучения математических моделей различных явлений и процессов, что способствует формированию у обучаемых:
· умения принимать решения в экстремальных ситуациях;
· активизации творческих возможностей;
· развитию навыков самостоятельной работы;
· развитию навыков исследовательской деятельности;
· развитию наглядно-действенного;
· наглядно-образного;
· творческого мышления;
· формированию информационной культуры.
1. Улучшения методов оценки знаний за счет автоматизации контроля, что позволяет получить более полную и объективную информацию о ходе процесса обучения, об уровне подготовленности обучаемых, способствует развитию творческого начала мыслительного акта, повышает интенсивность обучения.
2. Реализации проблемного обучения в "интеллектуальных" обучающих программах, что позволяет осуществить, во-первых, моделирование проблемных ситуаций для выполнения тренировочных упражнений, развивающих и закрепляющих навыки осваиваемой деятельности; во-вторых, последовательное наращивание умственных и психологических нагрузок, рефлексивное управление учебной деятельностью.
Создания условий для самостоятельного приобретения обучаемыми большей части знаний, что позволяет им удовлетворить свои потребности в свободе выбора, свободе действий, поступков, формирует у них ответственность за результаты своего труда, развивает способности к творчеству, способствует активному вовлечению в учебный процесс каждого обучаемого, формирует психологическую, теоретическую и практическую готовность обучаемых к саморазвитию и самообразованию
Если говорить о кодировании цветных графических изображений, то нужно рассмотреть принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK. Первая цветовая модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для человека, вторая наиболее удобна для компьютера, а последняя модель CMYK-для типографий.
|
|
|
2) Принцип метода RGB заключается в следующем: известно, что любой цвет можно представить в виде комбинации трех цветов: красного (Red, R), зеленого (Green, G), синего (Blue, B). Другие цвета и их оттенки получаются за счет наличия или отсутствия этих составляющих.По первым буквам основных цветов система и получила свое название - RGB. Данная цветовая модель является аддитивной, то есть любой цвет можно получить сочетание основных цветов в различных пропорциях. При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Если совместить все три компоненты, то получим ахроматический серый цвет, при увеличении яркости которого происходит приближение к белому цвету.
При 256 градациях тона (каждая точка кодируется 3 байтами) минимальные значения RGB (0,0,0) соответствуют черному цвету, а белому - максимальные с координатами (255, 255, 255). Чем больше значение байта цветовой составляющей, тем этот цвет ярче. Например, темно-синий кодируется тремя байтами (0, 0, 128), а ярко-синий (0, 0, 255).
Различают несколько режимов представления цветной графики:
а) полноцветный (True Color);
б) High Color;
в) индексный.
При полноцветном режиме для кодирования яркости каждой из составляющих используют по 256 значений (восемь двоичных разрядов), то есть на кодирование цвета одного пикселя (в системе RGB) надо затратить 8*3=24 разряда. Это позволяет однозначно определять 16,5 млн цветов. Это довольно близко к чувствительности человеческого глаза. При кодировании с помощью системы CMYK для представления цветной графики надо иметь 8*4=32 двоичных разряда.
Режим High Color - это кодирование при помощи 16-разрядных двоичных чисел, то есть уменьшается количестко двоичных разрядов при кодировании каждой точки. Но при этом значительно уменьшается диапазон кодируемых цветов.
При индексном кодировании цвета можно передать всго лишь 256 цветовых оттенков. Каждый цвет кодируется при помощи восьми бит данных. Но так как 256 значений не передают весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, то подразумевается, что к графическим данным прилагается палитра (справочная таблица), без которой воспроизведение будет неадекватным: море может получиться красным, а листья - синими. Сам код точки растра в данном случае означает не сам по себе цвет, а только его номер (индекс) в палитре. Отсюда и название режима - индексный.
|
|
|
