Виды компьютерной графики и форматы изображений

Ответы Учебник Информатика 7 класс — §3.2.Компьютерная графика Босова

Компьютерная графика — это широкое понятие, обозначающее:

1) разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютеров;

2) область деятельности, в которой ком­пьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов.

Растровая графика

Это самый распространенный тип изображений, которые формируются с помощью отдельных точек, называемых пикселями, которые в итоге образуют матрицу фиксированного размера. Каждый пиксель имеет свои геометрические параметры и цветовой оттенок. Из-за крохотного размера точек, человеческий глаз не может различить их по отдельности и в большинстве случаев изображение сформированное таким способом нам кажется однородным. Но стоит только сильно увеличить картинку, как вы увидите, что она состоит из множества разноцветных прямоугольников. К растровой графике относится большинство изображений, которые встречаются нам во время работы на компьютере, включая и цифровые фотографии.

На увеличенном изображении зрачка справа видно, что картинка состоит из множества разноцветных квадратиков.

Основным параметром растровой картинки является ее физическое разрешение, определяющееся количеством точек (пикселей) размещающихся по горизонтали и вертикали. Например, разрешение 1920×1080 означает, что ширина изображения составляет 1920 пикселов, а высота – 1080. Учтите, что при одинаковом размере изображения его разрешение может быть разным, и чем оно выше, тем качественнее картинка. В общем, чем из большего количества точек будет состоять рисунок, тем оно будет реалистичнее.

Растровые изображения, как правило, хранятся в сжатом виде, которое происходит с помощью специальных программных алгоритмов. При этом само сжатие может быть двух видов: без потерь или с потерями. В первом случае картинку можно будет восстановить до оригинального состояния, то есть в котором она была до сжатия, а во втором, как вы понимаете, нет.

Наиболее распространенными форматами, обеспечивающими сжатие без потерь, являются BMP, PNG и GIF. В самом же широко используемом формате JPEG (JPG, JPE) используется сжатие с потерями. Еще один популярный формат TIFF имеет разные настройки сжатия, а вот RAW наиболее часто используется для хранения информации, получаемой с цифровых камер, без внесения в нее каких либо изменений. Практически все полупрофессиональные или профессиональные фотокамеры позволяют сохранять изображения именно в этом формате для последующей его обработки.

Программ, позволяющих создавать, редактировать и тем более просто просматривать растровые картинки великое множество. Но, наверное, самой популярной и профессиональной из них является графический редактор Adobe Photoshop (собственный формат PSD). Возможности этого инструмента воистину впечатляют и смогут удовлетворить потребности самых продвинутых пользователей. При этом Photoshop имеет в своем арсенале некоторые инструменты для работы с векторными и трехмерными изображениями, о которых мы поговорим ниже. Для тех же, кто не готов выкладывать почти тысячу долларов за данный продукт, можно попробовать в деле его облегченный вариант Photoshop Elements, стоимостью $100. Еще одним популярным продуктом в этой категории является редактор GIMP, который часто называют бесплатной альтернативой Photoshop, хотя сами разработчики с этим не согласны.

Впрочем, многим пользователям (особенно начинающим) для просмотра и редактирования растровых изображений хватит тех возможностей, которые предоставляют приложения, встроенные в систему Windows. К их услугам простенький редактор Paint и штатное средство для просмотра фотографий. В более продвинутых редакциях Windows для воспроизведения и каталогизации картинок можно использовать стильную оболочку Windows Media Center.

Для систематизации и упорядочивания коллекций, хранящихся на компьютере фотографий, рисунков и картинок, можно использовать бесплатное приложение Picasa или XnView, а так же более функциональный, но платный (чуть более 1000 рублей) графический редактор ACDSee. Хотя, как уже упоминалось, выбор программного обеспечения для работы с растровыми изображениями очень широк и недостатка, как в платных, так и бесплатных приложениях у пользователей нет.

Векторный графический редаткор

Векторные изображения состоят из геометрических примитивов, таких как точки, линии (прямые, кривые, дуги окружностей) и многоугольники. Эти изображения сохраняются в памяти компьютера в виде набора параметров математических формул, описывающих примитивы, толщину и цвет линий, цвет заливки сплошных областей и др. Такие изображения легко масштабируются, при этом характеристики изображения пересчитываются по формулам для нового размера. Векторные изображения занимают небольшой объем памяти, однако имеют не такую богатую палитру, как растровые.

Векторные графические редакторы, позволяющие создавать и редактировать векторные изображения, широко используются для разработки и создания печатной продукции: научных иллюстраций, брошюр, буклетов, визиток, этикеток. Наиболее популярны такие векторные редакторы, как CorelDRAW, Adobe Illustrator, Adobe Flash, Macromedia FreeHand, OpenOffice.org Draw .

3.2.4. Форматы графических файлов

Формат графического файла — это способ представления графических данных на внешнем носителе. Различают растровые и векторные форматы графических файлов, среди которых, в свою очередь, выделяют универсальные графические форматы и собственные (оригинальные) форматы графических приложений.

Универсальные графические форматы «понимаются» всеми приложениями, работающими с растровой (векторной) графикой.

Универсальным растровым графическим форматом является формат BMP. Графические файлы в этом формате имеют большой информационный объём, так как в них на хранение информации о цвете каждого пикселя отводится 24 бита.

В рисунках, сохранённых в универсальном растровом формате GIF, можно использовать только 256 разных цветов. Такая палитра подходит для простых иллюстраций и пиктограмм. Графические файлы этого формата имеют небольшой информационный объём. Это особенно важно для графики, используемой во Всемирной паутине, пользователям которой желательно, чтобы запрошенная ими информация появилась на экране как можно быстрее.

Универсальный растровый формат JPEG разработан специально для эффективного хранения изображений фотографического качества. Современные компьютеры обеспечивают воспроизведение более 16 миллионов цветов, большинство из которых человеческим глазом просто неразличимы. Формат JPEG позволяет отбросить «избыточное» для человеческого восприятия разнообразие цветов соседних пикселей. Часть исходной информации при этом теряется, но это обеспечивает уменьшение информационного объёма (сжатие) графического файла. Пользователю предоставляется возможность самому определять степень сжатия файла. Если сохраняемое изображение — фотография, которую предполагается распечатать на листе большого формата, то потери информации нежелательны. Если же этот фотоснимок будет размещён на web-странице, то его можно смело сжимать в десятки раз: оставшейся информации будет достаточно для воспроизведения изображения на экране монитора.

К универсальным векторным графическим форматам относится формат WMF, используемый для хранения коллекции картинок Microsoft (https://office.microsoft.com/ru-ru/images/).

Универсальный формат EPS позволяет хранить информацию как о растровой, так и о векторной графике. Его часто используют для импорта 1 файлов в программы подготовки полиграфической продукции.

1 Процесс открытия файла в программе, в которой он не был создан.

С собственными форматами вы познакомитесь непосредственно в процессе работы с графическими приложениями. Они обеспечивают наилучшее соотношение качества изображения и информационного объёма файла, но поддерживаются (т. е. распознаются и воспроизводятся) только самим создающим файл приложением.

Задача 1. Для кодирования одного пикселя используется 3 байта. Фотографию размером 2048х1536 пикселей сохранили в виде несжатого файла. Определите размер получившегося файла.

Задача 2. Несжатое растровое изображение размером 128 х 128 пикселей занимает 2 Кб памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

САМОЕ ГЛАВНОЕ

Компьютерная графика — это широкое понятие, обозначающее: 1) разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютеров; 2) область деятельности, в которой ком­пьютеры используются как инструменты создания и обработки гра­фических объектов.

В зависимости от способа создания графического изображения различают растровую и векторную графику.

В растровой графике изображение формируется в виде растра — совокупности точек (пикселей), образующих строки и столбцы. При сохранении растрового изображения в памяти компьютера сохраня­ется информация о цвете каждого входящего в него пикселя.

В векторной графике изображения формируются на основе на­боров данных (векторов), описывающих тот или иной графический объект, и формул их построения. При сохранении векторного изобра­жения в память компьютера заносится информация о простейших геометрических объектах, его составляющих.

Формат графического файла — это способ представления графи­ческих данных на внешнем носителе. Различают растровые и вектор­ные форматы графических файлов, среди которых, в свою очередь, выделяют универсальные графические форматы и собственные фор­маты графических приложений.

Вопросы и задания

1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содер­жащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы може­те сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презен­тацию?

2. Что такое компьютерная графика?

3. Перечислите основные сферы применения компьютерной гра­фики.

4. Каким образом могут быть получены цифровые графические объекты?

5. Сканируется цветное изображение размером 10 х 15 см. Разре­шающая способность сканера 600 х 600 dpi , глубина цвета — 3 байта. Какой информационный объём будет иметь получен­ный графический файл?

6. В чём разница между растровым и векторным способами пред­ставления изображения?

7. Почему считается, что растровые изображения очень точно передают цвет?

8. Какая операция по преобразованию растрового изображения ведёт к наибольшим потерям его качества — уменьшение или увеличение? Как вы можете это объяснить?

9. Почему масштабирование не влияет на качество векторных изо­бражений?

10. Чем вы можете объяснить разнообразие форматов графических файлов?

11. В чём основное различие универсальных графических форматов и собственных форматов графических приложений?

12. Постройте как можно более полный граф для понятий п. 3.2.4.

13. Дайте развёрнутую характеристику растровых и векторных изображений, указав в ней следующее:

а) из каких элементов строится изображение;

б) какая информация об изображении сохраняется во внешней памяти;

в) как определяется размер файла, содержащего графическое изображение;

г) как изменяется качество изображения при масштабировании;

д) каковы основные достоинства и недостатки растровых (век­торных) изображений.

14. Рисунок размером 1024 х 512 пикселей сохранили в виде несжа­того файла размером 1,5 Мб. Какое количество информации было использовано для кодирования цвета пикселя? Каково максимально возможное число цветов в палитре, соответствую­щей такой глубине цвета?

15. Несжатое растровое изображение размером 256 х 128 пикселей занимает 16 Кб памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

Виды компьютерной графики

Компьютерную графику по способам создания изображений разделяют на 2 основные разновидности: двухмерную (2D) и трехмерную (3D). В двухмерной графике изображения создаются на плоскости, а в трехмерной — в пространстве.

В двухмерной векторной графике каждое изображение представляет собой набор простых геометрических объектов (точек, прямых, окружностей, многоугольников) с основными параметрами (цветом и толщиной линий). В растровой графике образ состоит из мельчайших точек — пикселей с заданными показателями цвета, прозрачности и яркости.

При работе с 2D графикой художник часто использует специальное устройство — планшет. С его помощью он на плоской поверхности электронным пером — стилусом, как пером или кистью рисует изображение на рабочей поверхности.

Принцип работы с трехмерной графикой кардинально отличается от предыдущего. Здесь действия художника очень схожи с творчеством скульптора. Каждый объект сначала моделируется в специальном трехмерном редакторе, а готовое изображение представляет собой плоскую проекцию совокупности всех исходных объектов.

Векторная графика

Элементарной составляющей векторной графики является линия. Естественно, что в растровой графике тоже присутствуют линии, однако они рассматриваются как совокупность точек. А в векторной графике все, что нарисовано, является совокупностью линий.

Этот тип компьютерной графики идеален для того, чтобы хранить высокоточные изображения, такие как, например, чертежи и схемы.

Информация в файле хранится не как графическое изображение, а в виде координат точек, с помощью которых программа воссоздает рисунок.

Соответственно, для каждой из точек линии резервируется одна из ячеек памяти. Необходимо заметить, что в векторной графике объем памяти, занимаемый одним объектом, остается неизменным, а также не зависит от его размера и длины. Почему так происходит? Потому что линия в векторной графике задается в виде нескольких параметров, или, проще говоря, формулой. Что бы мы ни делали с ней в дальнейшем, в ячейке памяти будут изменяться лишь параметры объекта. Количество ячеек памяти останется прежним.

Таким образом, можно прийти к выводу, что векторные файлы, по сравнению с растровыми, занимают гораздо меньший объем памяти.

Графика растровая

В растровой графике изображения создаются из регулярно расположенных рядом пикселей. Они имеют различные цвета и оттенки яркости. Созданные таким образом изображения принято называть точечными (в просторечии-растровыми изображениями).

Карта бита (bit map) – это способ запомнить изображения с использованием пикселей, упорядоченных в ряды и столбцы.

Количество пикселей, используемых для преобразования изображения в компьютере зависит от его разрешения. Это понятие определяет количество пикселей на единицу площади. Чем выше разрешение изображения, тем больше его файл. На объем графического набора также влияет количество запоминающихся цветов. Чем больше цветов, тем больше объем. Запомнить экземпляров 16 777 216 цветов на одной поверхности, нужно использовать большее количество бит, чем запомнить до 256 цветов.

В случае растровых изображений количество пикселей, приходящаяся на единицу поверхности является величиной постоянной (разрешение), поэтому при увеличении растрового изображения происходит эффект увеличения пикселя. На практике это проявляется в видимых на экране монитора или печати ступеньками, отсюда и качество изображения не лучшее. Происходит тогда потеря резкости изображения растровых изображений является их основным недостатком.

Еще одним недостатком является отсутствие возможности оперировать на фрагментах изображения. Растровую графику можно сравнить с картинкой, нарисованной красками. Изменение цвета любого участка заключается в нанесении кисточкой другого цвета. Здесь нельзя изменить, например, форму окрашенного объекта путем его моделирования, а только путем окраски на его место нового.

При соответствующем увеличении изображения можно увидеть отдельные квадратные точки, из которых состоит все изображение. Увеличение растрового изображения приводит к тому, что увеличивается также эти точки, линии и края становятся неровными. Это видно очень хорошо на прилагаемом рисунке.

Растровые изображения могут иметь разные форматы (файлы, хранящие растровые изображения, могут иметь разные расширения). Это связано с тем, что программы из этой группы позволяют сохранять обработанные файлы в собственном формате. Каждая из этих программ имеет возможность конвертирования изображений в определенный формат.

Для статей, которые передаются через интернет, важно использовать картинки, имеющие небольшой вес (до 1 КБ), от этого зависит скорость загрузки страницы. Поэтому используются форматы максимального сжатия JPEG, GIF, PNG.

Ниже приведены некоторые из наиболее популярных форматов растровых изображений:

• BMP — характерное расширение имени файлов, содержащих растровые изображения, используемые в Windows, а также множество других приложений.
• JPEG — один из самых популярных в настоящее время форматов растровых изображений, содержащий изображение в сжатом виде, без явной потери качества изображения. Эти файлы имеют расширение jpg.
• GIF — расширение цветных графических файлов (256 цветов), которые характеризуются небольшим количеством занимаемого ими места. Это возможно благодаря сжатию без потери качества изображения.
• PCX — расширение растровых файлов, которые хранят графику в старых версиях Windows.
• TIFF — формат файла, разработанный специально с мыслью о программах, предназначенных для верстки публикаций и управляется все программой для редактирования графики. Файлы, сохраненные в этом формате имеют расширение tiff.

Статьи к прочтению:

Графический редактор Word, позволяет быстро строить несложные рисунки. Возможности, предоставляемые редактором рисунков, очень похожи на средства,…

Работа с графическими элементами Инструменты для работы с графикой находятся на панели Иллюстрации ленты Вставка . Создание графического примитива Кнопка…

Форматы векторных изображений

Самые распространенные векторные форматы графических файлов:

1. CDR (расширение cdr ) – внутренний формат пакета программ CorelDRAW. Позволяет сохранять изображения, созданные в этой программе и текст. Также этот пакет программ может использовать другие специальные форматы: CDT , CDX , CGM , CLK , CMX , CPX , CSL , DES , DRW , DSF . Часть из этих форматов поддерживает совместное использование растровой и векторной графики. Они используются для разных приложений пакета CorelDRAW и могут использоваться для создания разных изображении, шаблонов и видеоклипов.
2. AI (расширение ai ) – формат использующийся в программе Adobe Illustrator . При работе с этим файлом стоит помнить, что созданный на свежей версии ПО файл невозможно открыть на устаревшей версии утилиты. Этот формат любят за высокое качество графики, но недостаток у него в том, что ряд эффектов при его конвертации теряется, например, градиентная заливка.
3. EPS (расширение eps ) – формат, поддерживаемый многими программами для работы с векторной графикой. Имеет несколько версий, которые указаны цифровыми значениями, но многие программы не поддерживают EPS выше 7. Благодаря этому формату к конвертированию прибегают в крайних случаях, ведь гораздо проще сохранить файл в нем, чем потом восстанавливать потерянные свойства.
4. DXF (расширение dxf ) – формат, с которым работают приложения для проектирования AvtoCAD и его аналоги. Файлы поддерживают многие возможности, которых нет в других векторных вариантах, например, сохранение трехмерных объектов.
5. WMF (расширение wmf ) – используется для работы с приложениями на базе Windows OC . Это универсальный инструмент, используемых для выведения изображений на экраны компьютеров и принтеры.
6. SWG, SVGZ (расширения – swg , svgz , отличающиеся между собой процентом сжатия изображения) – формат, используемый для оформления веб-страниц. Его поддерживают все популярные браузеры. Его нельзя применять для хранения сложных рисунков, поэтому его сфера использования сильно ограничена.
7. TGA (расширение tga ) – популярный формат, используемый в анимационной графике и при редактировании видеоизображений. Информация сохраняется с глубиной 32 разряда на точку. Это универсальный вариант файла, который может также применяться для хранения растровых изображений.
8. FLA, FH (расширения fla , fh ) – используется для хранения исходных вариантов Flash -изображений. Открываются только на программном обеспечении фирмы Adobe . В частности, для них используется программа Flash и векторный редактор FreeHand .

К векторным можно также отнести популярный формат для документов PDF . Изначально не планировалось, чтобы с его помощью производилась передача изображений, но сейчас все чаще пользователи сохраняют в нем смешанную по содержимому информацию – текст и графику. При этом иллюстрации в этом документе могут быть как векторными, так растровыми. Текстовая часть содержит большое количество шрифтов. Этот формат также подарила миру фирма Adobe .

Как поменять форматы картинок?

Необходимость преобразовать один формат файла в другой чаще всего возникает по причинам:

• несовместимость программного обеспечения с текущим расширением;
• возникла необходимость уменьшить размер;
• нужно обработать файл в другой программе, а не в той, в которой он создан;
• для выполнения требований среды для размещения файла (например, при размещении графики на веб-страницу).

Преобразование форматов графических файлов производится при помощи утилит. Например, в Adobe Photoshop можно сохранить файлы не только с расширением для внутреннего использования. При помощи команды «Сохранить для Web » вам будет доступно около десятка популярных растровых форматов. Аналогичными возможностями обладают и другие программы для работы с изображениями, например, в CorelDRAW можно не только изменить формат созданной графики, но и трансформировать векторный вариант в растровый.

Также для трансформации можно использовать отдельные приложения, которые называют конвертеры. Большинство из них имеют широкий набор доступных форматов, но лучше всего пользоваться вариантами, работающими только с несколькими расширениями. Примеры лучших утилит для преобразования графики:

• Flash-SWF to AVI/GIF/MP3 Converter;
• FormatFactory;
• VeryDOC EMF to EPS ;
• Image Converter;
• DWG to BMP;
• Aunsoft SWF Converter ;
• Uniconvertor;
• GraphicsConverterPro ;
• Converter 3Plus ;
• Solid Converter DWG;
• Photo to PDF ;
• Raster to Vector SDK .

Больше всего программ работают с векторными файлами, так как они встречаются чаще всего и с ними работают не только профессиональные дизайнеры и проектировщики.

Еще одну возможность преобразовывать и работать с файлами дают плагины, которыми дополняют стандартные графические редакторы. Один из них – Irfan View . Он позволяет вашему программному обеспечению работать не только с базовыми расширениями, но и еще с более чем 20 форматами.

Теперь вы знаете, каковы форматы графических файлов. В этой статье перечислена базовая информация о них. Рекомендуем сохранить ее, а также делиться новыми знаниями с друзьями. Также вы можете задавать вопросы в комментариях и рассказывать в них о своем опыте работы с графикой.