Графическая информация и средства ее обработки

  2

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАО ВПО «Северо-Восточный Федеральный университет

им. М.К. Аммосова»

Горный факультет

кафедра «производственная безопасность»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

На  тему: «Графическая информация и средства ее обработки».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент  БТ-10

Степанова Валентина

Руководитель:

 

 

 

 

 

 

 

 

Якутск

2011 

Оглавление

 

 

 

Введение

       Технологии компьютерной графики опираются на нисколько не менее абстрактные концепции и потому ничуть не проще для освоения, чем только что рассмотренные технологии текстовой разметки. Даже профессионалам в этой области полезно иногда отступить на шаг назад, чтобы окинуть обобщающим взглядом пеструю мешанину форматов, программ и стандартов.

Если верно, что компьютер – инструмент для  реализации абстракций, то для успешной работы с ним человек должен сам  легко овладевать абстракциями и  уметь приводить к ним явления реального мира. С таким целостным и гармоничным (в смысле пушкинской «гармонии», которую нельзя «поверить алгеброй») явлением, как графика, это может показаться еще более трудным, чем со всегда несколько суховатым и склонным к формализму (будь то формализм грамматики или же формализм компьютерного языка разметки) текстом. Однако и награда за соединение не соединимого велика: если текст в компьютере всегда останется текстом, то в работе с изображениями компьютер даст вам такую творческую свободу и откроет перед вами такие возможности, которые в до компьютерную эпоху трудно было даже вообразить.

Визуализация - это, естественная, исходная база развития человека, начиная  с раннего детства. Поэтому, пространственное воображение является фундаментальной компонентой профессиональной деятельности не только в технике, архитектуре, но и в науке, бизнесе и банковском деле.

Увеличивается роль компьютерной геометрической и графической подготовки в образовательной сфере, расширяется  предметная область иллюстративной и деловой графики с учетом общей тенденции к визуализации любой информации.

С другой стороны конкуренция  охватывает все виды человеческой деятельности, как профессиональную, так и сферу  бизнеса. На передний план выступает  увеличение заметности передаваемой информации. Визуальный канал занимает особое место в коммуникационной системе.

Компьютерная графика  представляет собой одну из современных  технологий создания различных изображений  с помощью аппаратных и программных  средств компьютера, отображения их на экране монитора и затем сохранения в файле или печати на принтере.

Без компьютерной графики  невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Отдельным предметом считается  трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей  объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как  черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных  областях указывают названия некоторых  разделов: инженерная графика, научная графика, Web - графика, компьютерная полиграфия и прочие.

Цель работы: рассмотреть технологию обработки графической информации.

Задачи работы:

- Рассмотреть понятие  информационной технологии;

- Рассмотреть виды компьютерной графики:

" Растровая графика, 

" Векторная графика, 

" Цветовое  разрешение и цветовые модели;

- Рассмотреть виды и  назначение графического программного  обеспечения: 

" Графические возможности  текстовых процессоров, 

" Растровые редакторы, 

" Векторные редакторы,

- Провести сравнительный  анализ графического программного  обеспечения; 

- Рассмотреть растровый  редактор Adobe Photoshop.

 

Глава 1. Общие  сведения о графической информации

• 1. 1. Векторная графика

 

Все компьютерные изображения, все форматы для их хранения и все программы для их обработки делятся на два больших класса – векторные и растровые, – различающиеся, прежде всего, уровнем абстракции, примененной к изображению. Можно сказать, что если векторная графика пытается имитировать восприятие изображений человеком, то растровый формат хранит графику в том виде, в каком она легче всего переваривается компьютером. Соответственно, векторная графика в большинстве своем создается человеком с нуля прямо в векторном редакторе, а попытки генерировать ее автоматически редко когда приводят к удовлетворительному результату. И наоборот, основной поставщик растровых изображений – фотографии, т.е. в существенной своей части автоматический процесс с легко оцифровываемыми результатами.

Векторное изображение  состоит из объектов – геометрических форм, составленных из прямых, дуг окружности и кривых Безье. Во всех векторных форматах объекты могут варьировать толщину и цвет контура, а замкнутые объекты – еще и цвет заливки. Объекты могут накладываться, частично или полностью заслоняя друг друга. В качестве отдельных объектов могут включаться растровые изображения и строки или абзацы текста (буквы которых могут также храниться в виде геометрических форм, но допускают и более высокий уровень абстракции – разделение на собственно текст, который можно редактировать, и параметры его оформления). Именно такой базовый набор возможностей предусмотрен в языке PostScript – одном из первых векторных форматов, появившемся в 1986 г. и до сих пор остающемся lingua franca для векторных изображений.[]

Фирма Adobe, которой принадлежит язык PostScript, разработала также первый векторный графический редактор Adobe Illustrator, для которого PostScript был стандартным форматом файлов. Однако долгие годы сохранявшееся монопольное положение этого формата сыграло с ним злую шутку: тот факт, что он стал стандартным входным форматом появившихся к тому времени лазерных принтеров и фотонаборных автоматов, практически затормозил его развитие, так как зашитое в принтер программное обеспечение, в отличие от программы, установленной на компьютере, не так-то просто обновить. В результате уже к началу 90 - х PostScript стал узким местом и Adobe Illustrator, и векторных редакторов других фирм, – которые могли бы реализовать, к примеру, частичную прозрачность объектов, но не решались сделать это из боязни потерять совместимость с PostScript.

В последнее  время, однако, избавившись от гипноза PostScripts, векторные форматы развиваются очень бурно – являясь по самой своей природе «сборниками абстракций», они легко заимствуют подходящие идеи из соседних областей. Некоторые из этих форматов двигаются в направлении поддержки сложных многостраничных документов с элементами логической разметки, а программы для работы с ними все больше походят на системы верстки. Другие вводят элементы анимации, мультимедиа и интерактивности. Все это сопровождается развитием собственно векторной основы графики, изобретением все новых свойств объектов и трансформаций для работы с ними. Конечно, векторные эффекты еще не столь многочисленны, как растровые, но они позволяют иногда добиться в векторной графике, при сохранении всех присущих ей достоинств, таких вещей, которые до недавнего времени казались прерогативой только и исключительно растра.[]

А достоинств у  векторной графики действительно  немало. С точки зрения дизайнера  главное и решающее ее преимущество – всегда сохраняющаяся независимость  объектов и невозможность совершить  необратимые действия. Векторную  картинку можно править и изменять бесконечно, не боясь «протереть дырку» или ненароком потерять часть исходной информации. Свойство векторной графики настолько важно, что композиции, имеющие хоть какое-то отношение к дизайну, имеет смысл делать только в векторном редакторе, – хотя это может быть и неверным для компьютерного аналога, скажем, живописи. (И в самом деле, наиболее отчетливо преимущества векторных редакторов над растровыми проявляются при работе над композициями, содержащими текст и именно по этому признаку относимыми к жанру дизайна, а не к: графике как таковой.)

Есть у вектора  и важные практические преимущества: небольшой объем файлов (в сравнении  с сопоставимыми растровыми изображениями) и независимость от разрешения устройства вывода. Эти два фактора сделали  векторную графику вероятным кандидатом на роль одной из ключевых технологий Интернета. Если до сих пор векторные изображения встречаются на веб-страницах довольно редко, то объяснить это можно, лишь обилием конкурирующих технологий и нежеланием их владельцев открывать доступ к техническим спецификациям своих форматов, – что является одним из обязательных условий их стандартизации Консорциумом W3.

Тем не менее, среди  реально применяемых в Интернете  векторных форматов уже есть свои лидеры. У дизайнеров популярен формат Shockwave Flash фирмы Macromedia, замечательный своими богатыми интерактивными и анимационными возможностями (один из предков Flash – профессиональный пакет компьютерной анимации Macromedia Director). Приспособленный специально для Интернета, формат этот поддерживает гипертекстовые ссылки, а в дополнение к своей врожденной векторной нетребовательности пользуется сжатием информации утилит-архиваторов. Для просмотра этого формата в браузере нужен подключаемый модуль (plug-in), бесплатно распространяемый фирмой Macromedia. Для отдельных анимированных вставок использовать Flash вряд ли целесообразно, однако существуют сайты, целиком построенные на этой технологии (например, www.oiympic.org).

Для статических  текстовых документов популярен  формат PDF (Portable Document Format, «Переносимый формат документов») фирмы Adobe, разработанный на основе PostScript со сжатием данных, обязательным инкапсулированием растровой графики и шрифтов и с возможностью использования гипертекстовых ссылок и интерактивных форм. Хотя графические возможности PDF ничуть не богаче, чем у PostScript, формат этот удобен для выкладывания в Интернете рекламных брошюр, проспектов, журнальных статей и прочих материалов, либо существовавших ранее в виде бумажных копий, либо предназначенных для распечатывания пользователем. Особенно удобно то, что формат PDF не привязан к какой-то одной графической программе и системе верстки: печатать на PostScript - принтерах и, следовательно, давать на выходе Postscript умеют все программы без исключения, а конвертация из PostScript в PDF – процедура полностью автоматическая. Программа для чтения этого формата под названием Acrobat Reader распространяется бесплатно и существует как в виде подключаемого модуля для браузера, так и в виде самостоятельного приложения. Консорциум W3 готовит стандарт «языка векторной разметки» VML (Vector Markup Language), использующего синтаксис XML и семантику CSS2 для описания векторных объектов. Относительная примитивность этого языка искупается тем, что для реализации его в современных браузерах не потребуется много усилий, так как VML максимально использует набор свойств элементов разметки и механизм абсолютного позиционирования CSS2. Поэтому вполне можно надеяться на то, что язык этот сможет найти свою нишу в современном Интернете.[]

Особую разновидность  векторной графики представляют трехмерные форматы, из которых самый известный и чаще всего встречающийся в Интернете – язык VRML (Virtual Reality Modelling Language, «Язык моделирования виртуальной реальности»). Описываемые трехмерным форматом сцены состоят, как и векторные изображения, из математически описанных объектов, – с той только разницей, что все их точки имеют по три пространственных координаты (а в форматах с поддержкой анимации – еще и четвертую, временную координату). Кроме обычных объектов, сцены могут содержать разноцветные и произвольно размещаемые источники освещения, а программа-интерпретатор покажет вам сцену с любой точки и даже позволит зайти внутрь и «побродить» между объектами. Интерактивная трехмерная графика как метод представления информации грозилась одно время занять место в арсенале приемов профессионального веб-дизайна, однако ничего подобного так и не произошло – трехмерность остается любимой игрушкой непрофессионалов, но для создания в этом жанре вещей, интересных с художественной точки зрения, время, по-видимому, еще не пришло.

• 1. 2. Растровая графика

 

Растровое (bitmap) представление графики можно рассматривать как «вырожденную» разновидность векторного, в которой допустим только один вид объектов: расположенные в прямоугольной решетке разноцветные квадратики, называемые пикселами. Однако если на векторном изображении мы видим именно те объекты, из которых оно состоит, то в растре вместо отдельных пикселов мы воспринимаем целостную картину, в которую пикселы складываются уже в нашем сознании. Главное преимущество растра состоит в его абсолютной свободе: пиксель изображения может быть любым – пусть его изменения ограничены только одной координатой (цветом), он не обязан подчиняться каким-то математическим формулам или «помнить» об очертаниях того объекта в изображении, которому он принадлежит. Разница между вектором и растром напоминает отличие студийной записи от «живого» концерта. Студийная мастер-копия сохраняет на отдельных дорожках партию каждого инструмента; как и векторное изображение, ее можно «переводить», сколько угодно преобразуя, сдвигая, выбрасывая отдельные звуковые слои и добавляя новые. Концертная же запись и растровая картинка если и поддаются обработке и «приглаживанию», то лишь с помощью хитроумных фильтров. За эту негибкость вы получаете взамен в музыке – характерную экспрессию и «живую» фактуру звука, а в компьютерном растре – богатство текстур и некоторые принципиально недостижимые в векторе эффекты.[]

Интересное  следствие этой концептуальной простоты – относительно небольшое количество используемых растровых форматов. Сейчас в этой области уже вряд ли можно  придумать что-нибудь принципиально  новое. Большинство растровых форматов, которые, как и векторные, начинали свою историю в качестве фирменных форматов той или иной программы, давно уже зажили собственной жизнью и кажутся теперь одинаково «родными» всем существующим растровым редакторам (а, следовательно, нет никакой нужды выходить за пределы двух-трех общеупотребительных форматов). Из векторных форматов настолько же «обобществленным» сумел стать разве что PostScript, но и для него не редкость ситуация, когда записанный в одной программе PostScript - файл отказывается считываться в другой, – что невозможно себе представить для формата растрового.