Основы представления графических данных

    PCX. Формат появился как формат хранения растровых данных программы PC PaintBrush фирмы Z-Soft и в свое время был одним из наиболее распространенных (расширение имени файла .PCX). Отсутствие возможности хранить цветоделенные изображения, недостаточность цветовых моделей и другие ограничения привели к утрате популярности формата. К настоящему времени устарел.[11, 77].

    PhotoCD. Формат разработан фирмой Kodak для хранения цифровых растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .PCD). Сам формат хранения данных в файле называется Image Рас. Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение изображения с фиксированными величинами разрешений, и потому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются Друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Каждому разрешению присвоен собственный уровень, отсчитываемый от так называемого базового (Base), составляющего 512x768 точек. Всего в файле пять уровней – от Base/16 (128x192 точек) до Baser16 (2048x3072 точек). При первичном сжатии исходного изображения применяется метод субдискретизации, практически без потери качества. Затем вычисляются разности Base – Base*4 и Base*4 – Base*16. Итоговый результат записывается в файл. Чтобы воспроизвести информацию с высоким разрешением производится обратное преобразование. Для хранения информации о цвете использована цветовая модель YCC.

    Windows Bitmap. Формат хранения растровых изображений в операционной теме Windows (расширение имени файла .BMP). Соответственно, поддерживав ° всеми приложениями, работающими в этой среде.

    JPEG (Joint Photographic Experts Group). Формат предназначен для хранения растровых изображений (расширение имени файла .JPG). Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации, поэтому формат рекомендуют использовать только для электронных публикаций.[12, 257]

    GIF (Graphics Interchange Format). Стандартизирован в 1987 году как средство хранения сжатых изображений с фиксированным (256) количеством цветов (расширение имени файла .GIF). Получил популярность в Интернете благодаря высокой степени сжатия. Последняя версия формата GIF89a позволяет выполнять чересстрочную загрузку изображений и создавать рисунки с прозрачным фоном. Ограниченные возможности по количеству цветов обусловливают его применение исключительно в электронных публикациях.

    PNG (Portable Network Graphics). Сравнительно новый (1995 год) формат хранения изображений, предназначенный для их публикации в Интернете (расширение имени файла .PNG). Создавался как замена для форматов GIF и JPEG. Поддерживаются три типа изображений – цветные с глубиной 8 или 24 бита и черно-белое с градацией 256 оттенков серого. Сжатие информации происходит практически без потерь, предусмотрены 254 уровня альфа-канала, чересстрочная развертка. Массового распространения так и не получил.

    WMF(Windows MetaFile). Формат хранения векторных изображений операционной системы Windows (расширение имени файла .WMF). По определению поддерживается всеми приложениями этой системы. Однако отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии, и другие недостатки ограничивают его применение.

    EPS (Encapsulated PostScript). Формат описания как векторных, так и растровых изображений на языке PostScript фирмы Adobe, фактическом стандарте в области допечатных процессов и полиграфии (расширение имени файла .EPS). Так как связь PostScript является универсальным, в файле могут одновременно храниться векторная и растровая графика, шрифты, контуры обтравки (маски), параметры калибровки оборудования, цветовые профили. Для отображения на экране векторного содержимого используется формат WMF, а растрового – TIFF. Но экранная копия лишь в общих чертах отображает реальное изображение, что является существенным недостатком EPS. Действительное изображение можно увидеть лишь на выходе выводного устройства, с помощью специальных программ просмотра или после преобразования файла в формат PDF в приложениях Acrobat Reader, Actobat Exchange.[13,147]

    PDF (Portable Document Format). Формат описания документов, разработанный фирмой Adobe (расширение имени файла .PDF). Хотя этот формат в основном предназначен для хранения документа целиком, его впечатляющие возможности позволяют обеспечить эффективное представление изображений. Формат является аппаратно-независимым, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах – от экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций.

[7, 410]. 

§5. Понятие цвета и способы его описания 

    Цвет  чрезвычайно важен в компьютерной графике как средство усиления зрительного  впечатления и повышения информационной насыщенности изображения. Ощущение цвета формируется человеческим мозгом в результате анализа светового потока, попадающего на сетчатку глаза от излучающих или отражающих объектов.

    Световой  поток формируется излучениями, представляющими собой комбинацию трех «чистых» спектральных цветов (красный, зеленый, синий – КЗС) и их производных (в англоязычной литературе используют аббревиатуру RGB – Red, Green, Blue). Для излучающих объектов характерно аддитивное цветовоспроизведение (световые излучения суммируются), для отражающих объектов – субтрактивное цветовоспроизведение (световые излучения вычитаются). Примером объекта первого типа является электронно-лучевая трубка монитора, второго типа – полиграфический отпечаток.[7, 411]

    Физические характеристики светового потока определяются параметрами мощности, яркости и освещенности: Визуальные параметры ощущения цвета характеризуются светлотой, то есть различимостью участков, сильнее или слабее отражающих свет. Минимальную разницу между яркостью различимых по светлоте объектов называют порогом. Величина порога пропорциональна логарифму отношения яркостей. Последовательность оптических характеристик объекта (расположенная по возрастанию или убыванию), выраженная в оптических плотностях или логарифмах яркостей, составляет градацию и является важнейшим инструментом для анализа и обработки изображения.

    Насыщенность цвета показывает, насколько данный цвет отличается от монохроматического («чистого») излучения того же цветового тона. В компьютерной графике за единицу принимается насыщенность цветов спектральных излучений.

    Ахроматические  цвета (белый, серый, черный) характеризуется только светлотой.

    Хроматические цвета имеют параметры насыщенности, светлоты и цветового тона.

    В компьютерной графике применяют понятие цветового разрешения (другое название – глубина цвета). Оно определяет метод кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране монитора. Для отображения черно-белого изображения достаточно двух бит (белый и черный цвета). Восьмиразрядное кодирование позволяет отобразить 256 градаций цветового тона. Два байта (16 бит) определяют 65 536 оттенков (такой режим называют High Color). При 24-разрядном способе кодирования возможно определить более 16,5 миллионов цветов (режим называют True Color).[].

    С практической точки зрения цветовому  разрешению монитора близко понятие  цветового охвата. Под ним подразумевается  диапазон цветов, который можно воспроизвести  с помощью того или иного устройства вывода (монитор, принтер, печатная машина и прочие).

    В соответствии с принципами формирования изображения аддитивным или субтрактивным методами разработаны способы разделения цветового оттенка на составляющие компоненты, называемые цветовыми моделями. В компьютерной графике в основном применяют модели RGB и HSB (для создания и обработка аддитивных изображений) и CMYK (для печати копии изображения на полиграфическом оборудовании).[9, 123].

    Цветовые  модели расположены в трехмерной системе координат, образующей цветовое пространство. 

    §6. ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ 

    В 1920 году была разработана цветовая пространственная модель CIE Lab (Communication Internationale de l'Eclairage – международная комиссия по освещению, L,a,b – обозначения осей координат в этой системе). Система является аппаратно независимой и потому часто применяется для переноса данных между устройствами. В модели CIE Lab любой цвет определяется светлотой (L) и хроматическими компонентами: параметром а, изменяющимся в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Цветовой охват модели CIE Lab значительно превосходит возможности мониторов и печатных устройств, поэтому перед выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится преобразовывать. Данная модель была разработана для согласования цветных фотохимических процессов с полиграфическими. Сегодня она является принятым по умолчанию стандартом для программы Adobe Photoshop.[10, 198].

    Цветовая  модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных

цветов  – красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue). Она служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре). При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совмещение трех компонентов одинаковой яркости дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. При 256 градационных уровнях тона черному цвету соответствуют нулевые значения RGB, а белому – максимальные, с координатами (255, 255, 255).

[8, 221]

    Цветовая  модель CMYK относится к субтрактивным, и ее используют при подготовке публикаций к печати. Цветовыми компонентами CMYK служат цвета, полученные вычитанием основных из белого:

    голубой (cyan) = белый - красный = зеленый + синий;

    пурпурный (magenta) = белый - зеленый = красный + синий;

    желтый (yellow) = белый - синий = красный + зеленый.

    Такой метод соответствует физической сущности восприятия отраженных от печатных оригиналов лучей. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого. Отсюда вытекает и главная проблема цветовой модели CMY – наложение друг на друга дополнительных цветов на практике не дает чистого черного цвета. Поэтому в цветовую модель был включен компонент чистого черного цвета. Так появилась четвертая буква в аббревиатуре цветовой модели CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black).[9, 89]

    Для печати на полиграфическом оборудовании цветное компьютерное изображение необходимо разделить на составляющие, соответствующие компонентам цветовой модели CMYK. Этот процесс называют цветоделением. В итоге получают четыре отдельных изображения, содержащих одноцветное содержимое каждого компонента в оригинале. Затем в типографии с форм, созданных на основе цветоделенных пленок, печатают многоцветное изображение, получаемое наложением цветов CMYK.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
 

      Работа  с графикой в наше время становится всё более значимым компонентом компьютерной грамотности. Умение  обрабатывать графические данные напрямую связано с представлением их в компьютере. Поэтому знание структуры данных поможет пользователю качественно работать с различными графическими редакторами и максимально использовать возможности того или иного формата.

      Рассмотрев  все используемые литературные источники  мы постарались реализовать поставленные в работе следующие задачи:

• была изучена информация по данной теме, описанной в источниках разными авторами;
• ознакомились с общим представление  графических данных.
• рассмотрели основные форматы графических данных.
• рассмотрели понятие цвета и на их основе построили основные цветовые модели.

      Решив эти задачи, мы пришли к выводу, что  цель нашей курсовой работы достигнута полностью. Мы надеемся, что информации предложенная выше в работе станет очень полезным источником знаний не только для учителя, но и для обыкновенного пользователя, желающего ближе познакомиться с возможностями компьютерной графики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Борк A «История» новых технологий в образовании: (Пер. с англ.) / Рос. открытый ун - т. - М., 1990.
2. Бэйн С. Эффективная работа: CorelDraw; перев. с англ. - СПб.: Питер, 2003, 768 с.
3. Вильямс Р., Маклин  К. Компьютеры в школе.  М.: Прогресс, 1988.
4. Гук М.Ю. Аппаратные средства IBM PS. Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2003, 928 с.
5. Журнал “Информатика и образование” №6/ 1991г.
6. Журнал “Информатика и образование”№4/ 2005г.
7. Информатика. Базовый курс. 2-е издание / Под редакцией С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2003. – 640 с.
8. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2002. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2002. – 920 с.
9. Петров М.Н., Молчанов В.П. Компьютерная графика: Учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2003, 736 с.
10. Рейнбоу В. Компьютерная графика. Энциклопедия; перев. с англ. - СПб.: Питер, 2003, 768 с.
11. Симонович С., Евсеев Г., Алексеев А. Специальная информатика – Учеб. пособие. – М., 1998.
12. Угринович И. Д. Информатика и информационные технологии: Учеб. пособие - М., 2000.
13. Шауцукова Л.З. Информатика: Учебное пособие для 10-11 классов общеобразовательных учреждений / Л.З. Шауцукова. – 3-е издание. – М.: Просвещение, 2003. – 416 с.