Особенности представления графической информации в ЭВМ и способы ее ввода

Тема: Особенности представления графической информации в ЭВМ и способы ее ввода

Раздел: Бесплатные рефераты по информатике

Тип: Курсовая работа | Размер: 386.45K | Скачано: 292 | Добавлен 27.12.14 в 20:27 | Рейтинг: 0 | Еще Курсовые работы

Вуз: Московский государственный машиностроительный университет

Год и город: Кропоткин 2014

Содержание

Введение    3

1 Теоретическая часть    4

1.1 Представление графических данных    4

1.2 Графические форматы и их преобразование    6

1.3 Технологии обработки графической информации    10

1.4 Способы ввода графической информации в компьютер    17

2 Практическая часть    20

2.1 Постановка задачи    20

2.2 Алгоритм программы    21

2.3 Листинг программы    23

2.4 Интерпретация результатов    25

Заключение    26

Список используемой литературы    27

 

Введение

В данной курсовой работе необходимо рассмотреть теоретический вопрос «Особенности представления графической информации в ЭВМ и способы ее ввода».

Кроме того, в качестве практической части необходимо написать программу на языке Ассемблер с использованием процедур, вычисляющую значение выражения:

где n изменяется от 1 до 6. Результат поместить в массив b.

Развитию программных графических средств способствовал целый ряд важных как мотиваций, так и предпосылок. Среди предпосылок следует отметить развитие аппаратных средств отображения графической информации (в первую очередь, дисплеев растрового типа) и возможностей ЭВМ. А мотиваций – развитие многочисленных приложений.

Поначалу это была лишь векторная графика. Но спустя какое-то время с развитием компьютерной техники и технологий появилось множество способов постройки графических объектов.

Развитие графического программного обеспечения способствовало создание целого ряда подходов и методов компьютерной обработки графической информации (трассировка лучей, фрактальная геометрия, конструктивная геометрия сплошных тел и др.), позволивших разработать целый ряд интересных графических программных средств различного назначения, как для векторных, так и для растровых дисплейных систем.

 

1 Теоретическая часть

1.1 Представление графических данных

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. 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, количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, чем больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения. В современных персональных компьютерах обычно используются три основные разрешающие способности экрана: 1280×768, 1600×1200 и 1920×1080 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,      (2)

где I – глубина цвета.

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.

 

1.2 Графические форматы и их преобразование

Как и изображения, графические форматы делятся на растровые и векторные. В компьютерной графике применяют, по меньшей мере, три десятка форматов файлов для хранения изображений. Единого формата графических файлов, пригодного для всех приложений, не существует, поэтому возникает проблема сохранения изображений для последующей их обработки. Однако некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей.

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый, векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Сжатие применяется для растровых графических файлов, так как они имеют достаточно большой объем.

Существуют различные алгоритмы сжатия, причем для различных типов изображения целесообразно применять подходящие типы алгоритмов сжатия. В таблице 1 приведена краткая характеристика часто используемых графических форматов.

Таблица 1 - Характеристика часто используемых графических форматов.

Тип графической информации	Алгоритм сжатия	Графические форматы
Рисунки типа аппликации, содержащие большие области однотонной закраски.	Заменяет последовательность повторяющихся величин (пикселей одинакового цвета) на две величины (пиксель и количество его повторений).	BMP, PCX
Рисунки типа диаграмм	Осуществляет поиск повторяющихся в рисунке "узоров".	TIFF, GIF
Отсканированные фотографии, иллюстрации	Основан на том, что человеческий глаз очень чувствителен к изменению яркости отдельных точек изображения, но гораздо хуже замечает изменение цвета. При глубине цвета 24 бита, компьютер обеспечивает воспроизведение более 16 млн. различных цветов, тогда как человек вряд ли способен различить.	JPEG

Крайне важно различать векторные (WMF, DXF, CGM и др.) и растровые (TIFF, GIF, JPG и др.) форматы.

Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора простейших графических объектов. В файлах же растровой графики запоминается цвет каждого пикселя на рисунке, поэтому такие файлы занимают, как правило, большой объем памяти.

Таблица 2 - Векторные форматы графических файлов.

Название формата	Программы, которые могут открывать файлы
WMF( Windows MetaFile)	Большинство приложений Windows.
EPS(Encasulated PostScript)	Большинство настольных издательских систем и векторных программ, некоторые растровые программы.
DXF(Drawing Interchange Format)	Все программы САПР, многие векторные редакторы, некоторые настольные издательские системы.
CGM(Computer Graphics Metafile )	Большинство программ редактирования векторных рисунков, САПР и издательские системы.

Таблица 3 - Растровые форматы графических файлов.

Название формата	Программы, которые могут открывать файлы
BMP(Windows Device Independent Bitmap)	Все программы Windows, которые используют растровую графику.
GIF(Graphic Interchange Format)	Почти все растровые редакторы; большинство издательских пакетов; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.
TIFF(Tagged Image File Format)	Большинство растровых редакторов и настольных издательских систем; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.
TGA(TrueVision Targa)	Растровые редакторы
IMG(Digital Research GEM Bitmap)	Некоторые настольные издательские системы и редакторы изображений Windows
JPEG(Joint Photographic Experts Group)	Последние версии растровых редакторов; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты.

Таким образом, знание особенностей форматов графических файлов имеет значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.

Преобразование форматов графических файлов можно выполнить с помощью графических редакторов, воспринимающих файлы разных форматов.

При преобразовании файлов можно уточнить желаемые параметры. Например, выполнить преобразование из цветного в черно-белый формат, выбрать количество цветов, степень сжатия файла, либо фактор качества - большой файл и лучшее качество изображения, или же маленький файл с более низким качеством изображения.

 

1.3 Технологии обработки графической информации

Графические редакторы – специальные программы на компьютере для обработки изображений. Среди программ, предназначенных для создания растровых изображений, особое место занимают программа Photoshop компании Adobe. По сути дела, сегодня эта программа является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ней.

Методы, которые используются для обработки графической информации, существенно определяются  аппаратными средствами ее отображения на экране/плоттере. В настоящее время дисплейные системы делятся на два основных типа: векторные и растровые.

В векторных системах световой луч движется по экрану вдоль рисуемой по определенному алгоритму линии. Тогда как в растровых системах нужный объект воспроизводится посредством последовательного сканирования световым лучом его шаблона, то есть без вычерчивания каждой линии непрерывным движением.

Информационные технологии обработки графической информации включают в себя специфические модели представления информации данного вида, особые методы ввода, формирования и вывода изображений, свои аппаратные и программные средства.

Графические редакторы делятся на две большие группы: растровые и векторные редакторы. Это деление обусловлено способом представления и хранения графической информации (растровый или векторный способ).

Векторная графика

Основным логическим элементом векторной графики является геометрический объект. В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия), составные фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том числе градиенты.

Рисунок 1 - Примеры фигур векторной графики.

Преимущество векторной графики заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение составляющих ее объектов можно описывать с помощью математических формул.

Важным объектом векторной графики является сплайн. Сплайн - это кривая, посредством которой описывается та или иная геометрическая фигура. На сплайнах построены современные шрифты TryeType и PostScript.

У векторной графики много достоинств. Она экономна в плане дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик почти не увеличивает размер файла.

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.

При редактировании элементов векторной графики изменяя параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Можно переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, то есть может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

Векторная графика может включать в себя и фрагменты растровой графики: фрагмент становится таким же объектом, как и все остальные (правда, со значительными ограничениями в обработке).

Важным преимуществом программ векторной графики является развитые средства интеграции изображений и текста, единый подход к ним. Поэтому программы векторной графики незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно-графических и оформительских работ.

В последнее время все большее распространение получают программы трехмерного моделирования, также имеющие векторную природу.

К векторным графическим редакторам относится графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем пользуется спросом CorelDraw.

CorelDraw

Пакет CorelDraw всегда производил сильное впечатление. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo-Paint. Новый пакет располагает, бесспорно, самым мощным инструментарием среди всех программ обзора, а при этом по сравнению с предыдущей версией интерфейс стал проще, а инструментальные средства рисования и редактирования узлов - более гибкими.  

Художественные возможности оформления текста в CorelDraw безупречны, а принимаемые по умолчанию параметры для межбуквенных интервалов при размещении текста вдоль кривой не требуют настройки, исключающей наложение букв, он позволяет получить множество специальных эффектов, в том числе возможность увеличения только фрагмента изображения и автоматической настройки цветов текста в зависимости от цвета фона.

Можно вырезать изображения, накладывать цветные фильтры и придавать растровым изображениям вид изогнутой страницы, используя двух- и трехмерные эффекты и внешние модули PhotoShop. Когда нужно редактировать пиксели, CorelDraw автоматически переключает вас на Corel Photo-Paint, где вы можете редактировать файл и сохранять его непосредственно в CorelDraw.

Несмотря на мощный инструментарий, CorelDraw грешит отдельными недостатками. Широкий набор инструментальных средств делает CorelDraw исключительно удобным для рисования, но неестественный вид печатных страниц и Web-страниц, ограничивает возможности применения этого пакета.

Растровая графика

Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также как в мозаике.

Рисунок 2 - Примеры фигуры растровой графики.

Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки, как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек – чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Одна и та же картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины – разрешением (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселей на дюйм – ppi).

Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к "разлохмачиванию" краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.

Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки – сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Распространены форматы *.gif, *.jpg, *.png, *.bmp.

Растровый графический редактор — специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Такие графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, сохранять их в различных растровых форматах. Например, JPEG и TIFF позволяющих сохранять растровую графику с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с потерями,  PNG и GIF, поддерживающие хорошее сжатие без потерь, и BMP, также поддерживающем сжатие (RLE), но в общем случае, представляющем собой несжатое попиксельно описанное изображение.

В противоположность векторным редакторам, растровые используют матрицу точек (bitmap) для представления изображения. Однако большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных.

Adobe Photoshop

Photoshop – это программа растровой графики (любой элемент изображения строится по точкам), профессиональный графический редактор, который при этом достаточно прост в освоении и использовании.

Фотошоп позволяет редактировать существующие изображения, а также создавать новые. Adobe Photoshop является безусловным лидером среди профессиональных графических редакторов за счет своих широчайших возможностей, высокой эффективности и скорости работы.

Основное назначение программы Adobe Photoshop – создание фото реалистических изображений, работа с цветными сканированными изображениями, ретуширование, цветокоррекция, коллажирование, трансформации, цветоделение и другое.

Выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате. Понятно, что и в растровом и в векторном представлении графика (как и текст) выводятся на экран монитора или печатное устройство в виде совокупности точек. Без дополнительных плагинов (дополнений) наиболее распространенные браузеры понимают только растровые форматы – *.gif, *.jpg и *.png.

Из-за описанных выше особенностей представления изображения, для каждого типа приходится использовать отдельный графический редактор – растровый или векторный. Разумеется, у них есть общие черты – возможность открывать и сохранять файлы в различных форматах, использование инструментов с одинаковыми названиями (карандаш, перо и т.д.) или функциями (выделение, перемещение, масштабирование и т.д.), выбирать нужный цвет или оттенок. Однако принципы реализации процессов рисования и редактирования различны и обусловлены природой соответствующего формата. Так, если в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень часто является трудоемкой и кропотливой работой. При перемещении такого выделения появляется “дырка”. В векторном же редакторе объект представляет совокупность графических примитивов и для его выделения достаточно выбрать мышкой каждый из них. А если эти примитивы были сгруппированы соответствующей командой, то достаточно “щелкнуть” один раз в любой из точек сгруппированного объекта.

 

1.4 Способы ввода графической информации в компьютер

Основными способами получения графики в компьютере являются:

• сканирование;
• использование цифровых фотокамер;
• использование графических планшетов;
• использование готовых коллекций цифровых фотографий или фотографических компакт-дисков;
• получение из сети Интернет.

Сканирование.

Процесс сканирования производится с помощью периферийного устройства (сканера). Упрощенно говоря, сканеры используют узкий луч света для построчного «осматривания» изображения. Затем отраженный луч принимается чувствительным элементом сканера и преобразуется в набор дискретных величин. Таким образом, в конечном счете, компьютер получает цифровое изображение благодаря действующему в сканере световому лучу.

Задача сканирования обычно заключается в наиболее полном считывании информации с оригинала, включая его тоновый и цветовой диапазон. Параметры, определяющие качество сканирования изображения – это разрешение сканера и глубина цвета. Разрешение сканера измеряется в точках на квадратный дюйм (dpi) и чем значение выше, тем лучше качество изображения (для сканирования фотографий подходят сканеры с разрешением не менее 300dpi), но тем больше размер файла, получаемого в результате. Глубина цвета измеряется в битах и оптимальный размер – 32 или 64 бита.

При сканировании фотографий очень важно выбрать оптимальное разрешение, чтобы сэкономить ресурсы компьютера и в то же время получить желаемое качество при выводе изображения на выбранное устройство. Не стоит указывать разрешение выше, чем действительно нужно: размер изображения будет объемней, чем необходимо, понадобится больше времени для его отображения на экране, в сети или при печати, но при этом не получится какого-либо улучшения качества.

С другой стороны, при слишком низком разрешении распечатанное изображение выглядит грубым, неровным и нечетким. Как показывает опыт, оптимальным разрешением для сканирования фотографий является 200-300 dpi, а для полиграфических оригиналов — 600 dpi.

Процесс сканирования всегда должен производиться с  максимальным качеством. Ведь, используя изначально плохо отсканированный материал, трудно получить что-нибудь хорошее даже при обширных возможностях для изменения внешнего вида изображений программы Photoshop.

Использование цифровых фотокамер.

Цифровые фотокамеры сразу формируют изображения в электронном виде, так что не требуется никакого дополнительного времени на преобразование фотографий из аналоговой в цифровую форму. Фотография записывается в память камеры, а затем может быть загружена в компьютер.

Цифровые камеры особенно удобны для подготовки изображений, предназначенных для Web-страниц, по двум причинам.

Во-первых, это быстрый способ. Изображение оказывается готовым для опубликования на Web-узле буквально через несколько мгновений после загрузки в компьютер.

Во-вторых, разрешение цифровых камер (по крайней мере, потребительского уровня) оставляет желать лучшего. Но в связи с тем, что для Web-графики достаточно разрешения всего в 72 dpi, цифровые камеры становятся естественным выбором для работы с ней.

Использование графических планшетов.

Применяя для ввода в компьютер рисунков графический планшет со специальным пером, можно рисовать точно так же, как и на листе бумаги. При этом, возможности графического пера значительно больше, так как Photoshop  может воспринимать его как карандаш, кисть, аэрограф и другие, доступные в программе инструменты. Использование графического планшета помогает создавать на компьютере любые иллюстрации.

Использование готовых коллекций цифровых фотографий или фотографических компакт-дисков.

Еще один способ получения качественных изображений состоит в использовании готовых коллекций цифровых фотографий или фотографических компакт-дисков.

Получение из сети Интернет.

При поиске графики в сети Интернет с целью сохранения рекомендуется пользоваться бесплатными коллекциями. Необходимо помнить,  что у каждой картинки, размещенной в сети Интернет, есть законный правообладатель. Размещение в сети изображения, скопированного с авторского сайта, в своем пособии, web-странице и на других ресурсах, без разрешения и даже без указания ссылки на источник получения, может вызвать законные претензии автора изображения по данному вопросу. Обычно разрешается некоммерческое использование информации из сети Интернет при обязательном указании источника получения этой информации.

 

2 Практическая часть

2.1 Постановка задачи

Научиться использовать команды управления циклами при написании ассемблерных программ.

Необходимо написать программу на языке Ассемблер с использованием процедур, вычисляющую значение выражения:

где n изменяется от 1 до 6. Результат поместить в массив b.

Для решения данной задачи нам потребуется: IBM – совместимый персональный компьютер, работающий под управлением операционной системы, совместимой с MS-DOS®.

При решении постановленной задачи, нам потребуется задействовать команды сравнения и команды условного перехода. А так же, задействовать процедуры.

 

2.2 Алгоритм программы смотрите в файле

 

Заключение

Сегодня профессиональный дизайнер стал просто неотъемлемой частью любой типографии, а потребители его услуг с каждым годом повышают свои требования к эффективности и качеству графических решений.

Отдельная и, конечно, определяющая роль принадлежит дизайнеру в разработке стиля. Учитывая, что подавляющее число среди изготавливаемой полиграфии сегодня рекламная продукция, рынок ставит новые задачи: теперь перед полиграфистами стоит серьезная цель, требующая серьезной ЭВМ. Яркий неповторимый стиль – вот что отличает настоящую рекламную продукцию фирмы. Сегодня ни одна рекламная компания не обходится без всевозможных полиграфических изделий и сувениров с фирменной символикой.

А для таких серьезных задач требуется серьезное программное обеспечение.

На сегодняшний день существует множество продуктов различных компаний предоставляющих дизайнерам множество возможностей. Начиная от создания простого календаря, заканчивая глобальными графическими проектами и производством рекламы.

 

Список используемой литературы

1. Андрианов В. И. Самое главное о…CorelDraw / В.И. Андрианов – СПб.: Питера, 2004. –127 с.
2. Анцыпа В. А. Растровые и векторные графические изображения / В.А. Анцыпа. - Информатика и образование. – 2005. - № 7. – С. 56-62.
3. Информатика: Методические указания по выполнению курсовой работы для самостоятельной работы студентов 2 курса (первое высшее образование).- М.:Вузовский учебник, 2006. – 60с.
4. Компьютерная графика / Под ред. Летин А.С., Летина О.С., Пашковский И.Э. - М.: «Форум», 2007.- 256 с.
5. Попов В.Б. Основы информационных и телекоммуникационных технологий. Мультимедиа / В.Б. Попов. - М.: «Финансы и статистика», 2007.- 336 с.
6. Семакин И. Г. Информатика и информационно-коммуникационные технологии. Базовый курс / И.Г. Семакин. – М.: БИНОМ, 2005. –104 с.
7. Симонович С. В. Специальная информатика: Учебное пособие / С.В. Симонович. – М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2004. – 480 с.
8. Федоров А. В. CorelDRAW. Экспресс-курс / А.В. Федорова. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 400 с.
9. Photoshop CS2. Основы. Учебный курс. – Питер, 2006. – 384 с.

---

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).

---

Чтобы скачать бесплатно Курсовые работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Курсовые работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

---

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу

---

Если Курсовая работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.

---

Добавление отзыва к работе

Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.

---

Похожие работы

• Деловая графика
• Средства и технологии обработки графической информации