Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4




Скачать 250.53 Kb.
НазваниеМетодическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4
страница2/2
Дата публикации27.03.2013
Размер250.53 Kb.
ТипМетодическое пособие
vbibl.ru > Информатика > Методическое пособие
1   2

Векторные изображения
Векторная графика представляет собой совершенно особый класс изображений. Ее появление, в первую очередь, обусловлено развитием средств вычислительной техники.

Как уже упоминалось, векторное изображение состоит из графических примитивов — фигур, заданных своим математическим описанием. При отображении эти фигуры рисуются одна за другой в определенной последовательности, накладываясь друг на друга, что в конечном итоге образует требуемое изображение.

Если сравнивать векторную и растровую графику, то у каждой есть как свои преимущества, так и недостатки. Например, растровая графика наилучшим способом способна передать все полутоновые переходы в изображении, но такие преобразования как масштабирование, поворот и т. п. приводят к потерям качества, причем необратимым. Представьте себе шахматную доску, то есть растровую картинку 8 на 8 пикселей, и попробуйте уменьшить ее до размера, скажем 6 на 6. Какие бы хитрые алгоритмы ни применялись для этого, признать в полученном результате шахматную доску сможет лишь человек с необычайно развитым ассоциативным мышлением.

Напротив, векторные изображения лишены этого недостатка. К ним можно применять любые математические преобразования (хоть узлом завязывать), и их качество при этом нисколько не пострадает. А применив обратное преобразование, получим изображение тожде­ственное исходному (если, конечно, не учитывать возможные округле­ния). Но с другой стороны, и это особенно хорошо видно при увеличе­нии, векторные изображения не выглядят естественными — налицо их некоторая схожесть с чертежами.

Преобразования между двумя классами изображений возможны, но, в основном, в одну сторону. Очевидно, что растеризовать векторное изображение несложно. Для этого его нужно нарисовать на некоторой сетке (матрице пикселей) с клеточками определенного размера (то есть разрешением). Обратный процесс, в принципе, возможет, но он не может дать однозначного результата. Существуют специальные про­граммы для векторизации растровых изображений, в них применяются очень сложные в математическом плане алгоритмы, и результат сильно зависит от применяемого алгоритма и его настроек.

Рассмотрим теперь наиболее часто используемые векторные форматы и те графические примитивы, которые в них используются.
^ Windows Metafile

Поскольку Windows является графической системой, в нее встроены функции работы с графикой. Иногда бывает полезным сохранить после­довательность команд интерфейса графических устройств (Graphic Device Interface, GDI) в виде макрокоманды. Такая макрокоманда и есть метафайл Windows. Если сохранить его в виде файла, то получится хорошее средства для обмена графической информацией между приложениями Windows.

Рисование в Windows выполняется при помощи объектов, в качестве которых могут выступать перо, кисть, битовая карта, текст или область. Перо рисует линии, которые могут быть как сплошными, так и пунктирными. Кисть предназначена для заливки замкнутых областей. Windows GDI поддерживает сплошные, штрихованные и текстурные заливки. Области представляют собой комбинацию прямоугольников, многоугольников и эллипсов.

Метафайл состоит из короткого заголовка, за которым следуют записи, содержащие информацию о вызовах функций Windows GDI. Сюда входят размер записи, номер функции и список ее аргументов.

Следует отметить, что с появлением Windows 95 формат метафайла был расширен благодаря появлению новых функций GDI. Этот расширенный формат носит название Enhanced Windows Metafile (EMF). Помимо уже упоминавшихся инструментов рисования формат поддерживает кривые Безье (Bezier curve), сложные составные кривые (path), появилась поддержка шрифтов Unicode, в которых один символ кодируется двумя байтами, и некоторые другие средства. Кроме того, новый формат содержит 32-разрядные данные, в то время как все данные в старом формате представлялись 16-разрядными значениями.

О кривых Безье следует сказать особо, так как этот инструмент поддерживается всеми профессиональными редакторами векторной графики. Сколь угодно сложную кривую можно аппроксимировать с помощью кубических сплайнов. На рис. 17 видно, как кривая задается точками — узлами, — причем для каждого узла определяются еще две служебные точки для обозначения направляющих линий (конечные точки кривой Безье имеют одну направляющую).
^ Data exchange Format (DXF)

Этот формат получил распространение благодаря популярности пакета AutoCAD фирмы Autodesk. Первоначально он применялся как формат обмена данными для CAD-приложений на PC. Позже, когда эти приложения были перенесены на другие платформы, такие как Macintosh и рабочие станции Unix, область применения DXF сильно расширилась, коснувшись даже издательских систем.



В какой-то степени формат DXF оптимизиро­ван для вывода изображений на графопострои­тель, поэтому он не поддерживает внедрение растровых изображений и оперирует только с индексной палитрой цветов. Но нельзя не упомя­нуть о таком преимуществе формата, как воз­можность описания трехмерных изображений.

Формат имеет две формы — текстовую (ASCII) и бинарную, которая была введена ускорения работы с DXF-файлами и уменьшения их размера. Сам DXF является скорее графическим языком, нежели форматом изображения.


^ Рис. 17. Кривая Безье
Данные в файле DXF организованы следую­щим образом:



Раздел HEADER

Содержит информацию редко используемую не CAD-приложениями, в основном относительно текста и задания размеров. Иногда раздел полностью опускается.

• Раздел TABLES

Описывает определенные универсальные константы, например, слои чертежа, углы обзора и расстояния, координатные системы и типы задания размеров. Также может быть опущен.

• Раздел BLOCKS

Описывает группы объектов по имени, а также может содержать объекты.

• Раздел ENTITIES

Описывает фактические геометрические 2D и 3D объекты при помощи точек, линий, окружностей, дуг и т. п., и включает данные привязки объекта к слою или блоку.

Главным разделом для описания геометрических форм, называемых объектами, является раздел ENTITIES, хотя раздел BLOCKS также может содержать объекты. Объекты описываются с помощью так называемых групп. Каждая группа имеет групповой код, за которым следуют данные, именуемые групповым значением. Групповой код представляет собой целое число, характеризующее тип следующих за ним данных. По сути групповой код является тегом, хотя Autodesk придерживается другой терминологии.
CorelDraw

Corel Draw является одной из самых популярных программ для работы с векторной графикой, лидируя в 1997 году по продажам среди остальных аналогичных продуктов. Популярность объясняется прежде всего огромнейшим набором возможностей, к которым относятся поддержка большинства применяемых сегодня цветовых моделей, шесть видов заливок, прозрачный цвет, внедрение (и ограниченное редактирование) растровой графики, многостраничность, богатые возможности работы с текстом, множество специальных эффектов, огромное количество поддерживаемых форматов графических файлов и т.д.

Структура формата файлов Corel Draw, в целом, типична для графических редакторов подобного рода. В начале файла находится заголовок, за ним следует связный список записей о графических элементах. Каждая такая запись содержит тег, определяющий тип объекта, и параметры объекта: его координаты, тип и цвет линии обводки, заливка и др. Если это текст, то указываются характеристики шрифта и самого текста. Практически к любому объекту могут быть применены спецэффекты, параметры которых также сохраняются в записи об объекте.

Среди спецэффектов присутствует средство для создания трехмерных изображений (Extrude). Реально трехмерными такие изображения, правда, не являются. Они обладают так называемой размерностью 2.5D, которая хорошо знакома тем, кто играл в известную игру DOOM. По сути такой объект двумерный, но с «добавлением» глубины.
PostScript

Практически невозможно в двух словах описать PostScript, который является даже не форматом данных, а настоящим языком для про­граммирования вывода графики с богатейшим набором возможностей, который был принят стандартом для настольных издательских систем. PostScript поддерживает не только векторную и растровую графику, но также содержит средства для хранения шрифтов (которые, кстати, являются векторными изображениями), линейных преобразований изображений, информацию о коррекции цветов и многое другое.

Область применения PostScript довольно специфична и ограни­чивается пакетами программ для настольной издательской деятель­ности. Но в этой довольно широкой области применения компьютерной графики практически не существует других универсальных средств для обмена информацией, причем не только между приложениями, но и с аппаратурой. Язык PostScript реализован аппаратно в так называемых растеризующих процессорах (RIP, raster image processor), которые устанавливаются в специальные модели принтеров, фотонаборные аппараты и другие профессиональные устройства вывода. Существуют также попытки создания PostScript-мониторов и печатных станков.

PostScript имеет четыре варианта реализации: Level 1, Level 2, Encapsulated PostScript (EPS) и Display PostScript. Последний выступает в качестве аппаратно независимого интерфейса для компьютерных мониторов и используется очень редко.

Level 1 — исходное подмножество языка, ориентированное на ис­пользование для черно-белой графики, но тем не менее поддер­живающее цветовые модели RGB и CMYK.

Level 2 включает в себя Level 1 плюс дополнительные возможности для сжатия графической информации и колометрии. Level 2 может быть как символьным (ASCII), так и двоичным (binary), что ускоряет ввод-вывод и обработку информации.

Инкапсулированный (encapsulated) PostScript служит для описания единственной страницы с некоторым изображением и применяется для включения без модификации в большие PostScript-документы. Назначе­ние этой реализации формата накладывает ограничения на набор операторов языка, в который не могут входить команды, способные воздействовать на большой документ. Такой файл может иметь изобра­жение для предварительного просмотра (preview), представляющее собой TIFF-изображение низкого, как правило, экранного разрешения или метафайл Windows. Когда требуется увидеть графику PostScript на экране, показывается preview-картинка, а на печать же посылается собственно код PostScript.

Как язык программирования, PostScript не требует никакой конкретной структуры, кроме соблюдения соответствующего синта­ксиса и семантики, но его аппаратные реализации накладывают ограничения, выражающиеся в определенной логической последо­вательности кода для более эффективной передачи информации.

Начинается PostScript-файл с пролога, содержащего заголовок, параметры по умолчанию и раздел процедур, определяемых пользователем. Пролог не содержит исполняемого кода, вся информация в нем носит описательный характер и реализуется с помощью комментариев. Если строка в файле начинается с двойного символа процента (%%), то она будет игнорироваться интерпретатором языка, а программы, работающие с PostScript, смогут из такой строки получить дополнительную информацию.

Непосредственно после пролога в файле располагается код PostScript. Когда интерпретатор проводит разбор кода, он выделяет из него объек­ты, которые могут быть исполняемыми и неисполняемыми. Исполняе­мые объекты — это команды PostScript, неисполняемые — данные. Для выполнения кода PostScript применяет стеки. В зависимости от характе­ра объекты или помещаются в стек, или немедленно выполняются как команды, выталкивая из стека свои аргументы. Таким образом в файле сначала расположены аргументы, а потом сама команда. Всего существу­ет четыре стека: стек операндов, словаря, выполнения и графических состояний.

Когда интерпретатор PostScript выполняет работу с графикой, он опирается на текущее состояние системы, которое описывается набором из двух десятков параметров. К этим параметрам относятся, текущий цвет, ширина линии, матрица преобразования координат и т. д. В стек графических состояний может быть загружен целый ряд графических состояний, и каждое из них в случае необходимости может быть восстановлено и стать текущим.

В конце файла, как правило, находится эпилог, или завершитель. Он содержит структуру из специальных комментариев и кода PostScript, предназначенных для выполнения различных заключительных операций.

Таблица 5. Векторные графические форматы

Формат

Windows Metafile

Corel Draw

DXF

PostScript

Поддерживаемые цветовые модели

RGB

любые

index colors

любые

Возможность включения растра

есть

есть

нет

есть

Расширяемость

нет

нет

нет

нет

Платформы

Windows

любые

любые

любые

Размерность

2D

2D, 2,5D

2D, 3D

2D

Расширение имени файла

.wmf, .emf

.cdr

.dxf

.eps, .ps

Дополнительные ссылки:
http://www.dcs.ed.ac.uk/~mxr/gfx/index.html

http://www.ora.com/centers/gff/Index.html

http://www.octobernet.com/~brian/graphics/

http://www.xara.com/webformat/spec/index.html

1   2

Похожие:

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconМетодическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 2
Изображения, с которыми приходится иметь дело в повседневной жизни, можно разделить на черно-белые и цветные. Примерно то же самое...

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconМетодическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» москва 1998
Ввод-вывод, хранение и обработка ее сегодня осуществляются средствами вычислительной техники, но требуются при этом особые подходы...

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconМетодическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 3
Мбайт памяти. Если же мы хотим предоставить эту картинку для публикации в книге, журнале или любом другом полноцветном печатном издании,...

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconПонятие об информации
Информатика и икт: Методическое пособие для учителей. Часть Информационная картина мира

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconМетодическое пособие по электронной технике с указаниями и примерами...
Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconУстройство автомобиля часть 2 системы питания двигателей учебно-методическое пособие
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов дневного и заочного отделений технолого-экономического факультета нгпу, обучающихся...

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconУстройство автомобиля часть 3 электрооборудование автомобиля учебно-методическое пособие
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов дневного и заочного отделений технолого-экономического факультета нгпу, обучающихся...

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconМетодическое пособие Киселевск 2012
...

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconМетодическое пособие для выполнения курсовой работы по дисциплине «декоративное садоводство»
Методическое пособие составили: профессор Мамонов Е. В., доценты: Иванова И. В., Ващенко М. А., Скакова А. Г

Методическое пособие «представление графической информации в вычислительной технике» Часть 4 iconУчебно-методическое пособие специальность 050104 «Безопасность жизнедеятельности»
Учебно-методическое пособие / М. Б. Звонкова, А. В. Неделяева, Ю. В. Егорова, Е. Л. Агеева Н. Новгород: нгпу, 2008. 48 с

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница