Представление графической информации в компьютере.

Любая информация, в том числе и графическая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно. Преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную производится путем пространственной дискретизации [2]. Пространственную дискретизацию можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета.

Качество кодирования изображения зависит от двух параметров. Оно тем выше,

· чем меньше размер точки и соответственно большее количество точек составляет изображение.

· чем большее количество цветов, то есть большее количество возможных состояний точки изображения, используется.

Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые в свою очередь содержат определенное количество точек.

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, т.е. чем больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения. В современных персональных компьютерах обычно используются три основные разрешающие способности экрана: 800х600, 1024х768 и 1280х1024 точки. В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) каждая точка экрана может иметь одно из двух состояний – «черная» или «белая», то есть для хранения ее состояния необходим 1 бит.

Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки, хранящимся в видеопамяти. Они могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для кодирования цвета точки. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24 или 32 бита. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки, тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле: N = 2 ^I, где I – глубина цвета.

Таблица 2

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая цветовая модель называется RGB-моделью.

Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. Например, при глубине цвета в 24 бита на каждый из цветов возможны N = 2⁸ = 256 уровней интенсивности, заданные двоичными кодами (от минимальной – 00000000 до максимальной – 11111111).

Таблица 3

Графические форматы.

Графический формат – это способ сохранения графической информации в файле. Как и изображения, графические форматы делятся на растровые и векторные. Некоторые форматы привязаны к конкретным программам, другие же являются универсальными.

Самые известные растровые форматы:

· BMP (bitmap) – стандарт для представления растрового изображения в MS Windows. Поддерживает изображения с глубиной цвета 1 – 24 бит.

· TIFF (Tag Image File Format) – стандарт для передачи данных между программами и платформами. Основной формат, используемый в полиграфии. Поддерживает изображения с любой пиксельной глубиной.

· GIF (Graphics Interchange Format), GIF 89 a - используется для передачи индексированных цветных изображений и HTML-документов в сети WWW. Поддерживает изображения с глубиной цвета 8 бит.

· JPEG (Joint Photographic Experts Group) – используется для отображения фотографий и других тоновых изображений в сети WWW. Глубина – 24 бит (информация о цвете в RGB-изображении). Применяется эффективный алгоритм уплотнения, за счет чего файл занимает меньше места.

· CPT (Corel PHOTO-PAINT Image) – формат растрового редактора Corel PHOTO-PAINT. Используют при работе с растровой графикой в Corel Draw.

· PSD (PhotoShop Document) – используется в качестве промежуточного формата при работе в Photoshop, а также при передаче данных в другие программы.

· PNG (Portable Network Graphics Format) – это формат разработанный для передачи данных изображений по сетям. Поддерживает глубину полноцветных изображений.

Самые известные векторные форматы:

· WMF (Windows MetaFile) – стандарт для обмена векторной графикой в MS Windows.

· EMF (Enhanced MetaFile) – используется для обмена векторной графикой в MS Windows.

· CDR, CMX (CorelDraw Format) – форматы программы Corel Draw.

· FH (n) (FreeHand Format) – формат программы FreeHand, n – номер версии.

· AI (Adobe Illustrator) – формат программы Adobe Illustrator.

Универсальные форматы:

· EPS (Encapsulated PostScript) – международный универсальный формат, поддерживаемый большинством программ верстки и обработки иллюстраций. Может содержать векторную и растровую графику. Основан на языке PostScript. Поддерживает цвет и может включать в себя экранную версию.

· PS ( PostScript) – язык описания страниц, встроен на программном уровне во многих принтерах, фотонаборных автоматах (ФНА) и печатных системах. Является универсальным межплатформенным форматом.

· PDF (portable Document Format) – используется программой Adobe Acrobat Reader, которая является основным средством электронного распространения документов на межплатформенным уровне. Разработан на основе языка PS. Используется для представления растровых и векторных изображений.

Corel Draw работает со всеми вышеперечисленными форматами и с некоторыми другими форматами, использующимися не так широко.

Векторная графика

Как уже было сказано выше, основным элементом изображения в векторной графике является линия.

Объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров. Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой.

Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Рассмотрим несколько видов линий:

· Точка. На плоскости задается двумя числами (х, у), определяющими ее положение относительно начала координат.

· Прямая линия. Обычно график прямой линии описывается уравнением y=kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно нарисовать бесконечную прямую линию в известной системе координат.

· Кривая второго порядка. К кривым второго порядка относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и другие линии, уравнения которых не содержат степеней выше второй. Прямые линии – это частный случай кривых второго порядка. Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба. Самая общая формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так: x²+ay²+a₂xy+a₃x+a₄y+a₅=0.

· Кривая третьего порядка. Эти кривые могут иметь точку перегиба. Кривые третьего порядка хорошо соответствуют тем линиям, которые можно наблюдать в живой природе, поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка являются частными случаями кривых третьего порядка. В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так: x³+ay³+a₂x²y+a₃x y²+ a₄x²+ a₅y++a₆xy+a₇x+a₈y + a₉=0.

· Кривые Безье. Это частный случай отрезков кривых третьего порядка. Для их описания необходимо меньше параметров, и потому работать с ними удобнее. Метод построения кривой Безье основан на использовании пары касательных, проведенных к линии в точках ее концов. На практике эти касательные выполняют роль рычагов, с помощью которых линию изгибают так, как это необходимо. На форму линии влияет не только угол наклона касательной, но и длина ее отрезка.

Большинство векторных редакторов для изображения и хранения кривых линий используют именно кривые Безье.

Corel Draw