Занятие Форматы графических файлов



Скачать 464.88 Kb.
Дата28.11.2016
Размер464.88 Kb.
Просмотров191
Скачиваний2
ТипИзложение
Занятие 8. Форматы графических файлов.

Растровые форматы.

Цели: Познакомить учащихся с представлением информации в файлах растровых форматов, особенностями стандартных растровых файлов.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

  • представление информации в файлах растровых форматов;

  • особенности стандартных растровых форматов.

Учащиеся должны уметь:

  • создавать и редактировать растровые изображения с помощью растрового графического редактора;

  • сохранять растровые изображения в различных форматах.

Программно-дидактическое обеспечение: ПК, презентация, растровые графические редакторы GIMP, Paint.

План занятия.

  1. Постановка целей занятия.

  2. Изложение нового материала.

  3. Практическая часть.

  4. Закрепление изученного.

  5. Домашнее задание.

Ход занятия.

I. Постановка целей занятия.

  1. Каким образом выполняется представление информации в файлах растровых форматов?

  2. Каковы особенности стандартных растровых форматов?

  3. Как создавать, редактировать и сохранять растровые изображения с помощью растровых графических редакторов GIMP, Paint?

II. Изложение нового материала.

В файлах растровых форматов запоминаются:



  • размер изображения — количество видеопикселей в рисунке по горизонтали и вертикали;

  • битовая глубина — число битов, используемых для хранения цвета одного видеопикселя;

  • данные, описывающие рисунок (цвет каждого видеопикселя рисунка), а также некоторая дополнительная информация.

В файлах растровой графики разных форматов эти характеристики хранятся различными способами.

Размер изображения хранится в виде отдельной записи. Цвета всех видеопикселей рисунка запоминаются как один большой блок данных. Рассмотрим как сохраняется в растровом файле простое черно-белое изображение (рис.1).



первая десятка видеопикселей

вторая десятка видеопикселей

третья десятка видеопикселей

Размер изображения = 10 × 10 видеопикселей


Рис. 1. В растровом файле сохраняется информация о цвете каждого видеопикселя

На рис.2 показан результат восстановления изображения по информации, сохраненной в растровом файле, представленном на рис.1. В изображении, восстановленном по файлу, видеопиксели располагаются согласно размеру изображения; а именно, сначала — первая десятка видеопикселей, в следующей строке — вторая десятка и т. д., в десятой строке — последние десять видеопикселей.






Рис. 2. Растровый рисунок, восстановленный по файлу растровой графики

Легко описать векторное представление рис.2:



Установить 0, 3

Линия к 3, 0

Линия к 5, 0

Линия к 8, 3

Линия к 8, 5

Линия к 5, 8

Линия к 3, 8

Линия к 0, 5

Линия к 0, 3

Изображения фотографического качества, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, часто занимают несколько мегабайтов. Например, если размер изображения — 1766 × 1528, а количество используемых цветов — 16 777 216 (т. е. глубина цвета — 24 бита), то объём растрового файла составляет около 8 Мб (информация о цвете видеопикселей в файле занимает 1766 × 1528 × 24 / 8 / 1024 / 1024 Мб). Решением проблемы хранения растровых изображений является сжатие, т. е. уменьшение размера файла за счет изменения способа организации данных. Никому пока не удалось даже приблизиться к созданию идеального алгоритма сжатия. Каждый алгоритм хорошо сжимает только данные вполне определенной структуры.



Методы сжатия делятся на две категории:

  • сжатие файла с помощью программ-архиваторов;

  • сжатие, алгоритм которого включен в формат файла.

В первом случае специальная программа считывает исходный файл, применяет к нему некоторый сжимающий алгоритм (архивирует) и создает новый файл. Выигрыш в размере нового файла может быть значительным. Однако этот файл не может быть использован ни одной программой до тех пор, пока он не будет преобразован в исходное состояние (разархивирован). Поэтому такое сжатие применимо только для длительного хранения и пересылки данных, но для повседневной работы оно неудобно. В системах MS-DOS и Windows наиболее популярными программами сжатия файлов являются ZIP, ARJ, RAR.

Если же алгоритм сжатия включен в формат файла, то соответствующие программы чтения правильно интерпретируют сжатые данные. Таким образом, такой вид сжатия очень удобен для постоянной работы с графическими файлами большого размера. Например, пусть в CorelDRAW получен рисунок, который нужно разместить в документе, созданном в программе Adobe Photoshop. TIFF — один из растровых форматов, с которыми может работать Adobe Photoshop. При формировании файла формата TIFF выполняется сжатие графических данных. Именно это обстоятельство учитывается соответствующей программой чтения. Поэтому для достижения поставленной цели можно поступить следующим образом:



  • сохранить рисунок, созданный в CorelDRAW, в файле формата TIFF;

  • импортировать этот файл в программу Adobe Photoshop.

Методы сжатия графических данных

При сжатии методом RLK (Run — Length Encoding) последовательность повторяющихся величин (величина в нашем случае — набор битов для представления видеопикселя) заменяется парой — повторяющейся величиной и числом ее повторений.

Метод сжатия RLE включается в некоторые графические форматы, например в формат РСХ.

Программа сжатия файла может сначала записывать количество видеопикселей, а затем — их цвет или наоборот. Поэтому возможна такая ситуация, когда программа, считывающая файл, ожидает появления данных в ином порядке, чем программа, сохраняющая этот файл на диске. Если при попытке открыть файл, сжатый методом RLE, появляется сообщение об ошибке или полностью искаженное изображение, нужно попробовать прочитать этот файл с помощью другой программы или преобразовать его в иной формат.



Сжатие методом RLE наиболее эффективно для изображений, которые содержат большие области однотонной закраски, и наименее эффективно — для отсканированных фотографий, так как в них может не быть длинных последовательностей одинаковых видеопикселей (рис.3).

Метод сжатия LZW основан на поиске повторяющихся узоров в изображении. Сильно насыщенные узорами рисунки могут сжиматься до 0,1 их первоначального размера. Метод сжатия LZW включается в файлы форматов TIFF и GIF; при этом данные формата GIF сжимаются всегда, а в случае формата TIFF право выбора возможности сжатия предоставляется пользователю. Существуют варианты формата TIFF, которые используют другие методы сжатия. Из-за различных схем сжатия некоторые версии формата TIFF могут оказаться несовместимыми друг с другом. Это означает, что возможна ситуация, когда файл в формате TIFF не может быть прочитан в некоторой графической программе, хотя она должна понимать этот формат. Другими словами, не все форматы TIFF одинаковы. Но, несмотря на эту проблему, TIFF является одним из самых популярных растровых форматов в настоящее время.


б

а



Рис. 3. Изображения, хорошо (а) и плохо (б) сжимаемые методом методом RLE



Метод сжатия JPEG обеспечивает высокий коэффициент сжатия (возможно сжатие 100 : 1) для рисунков фотографического качества. Формат файла JPEG, использующий этот метод сжатия, разработан объединенной группой экспертов по фотографии (Joint Photographic Experts Group). Высокий коэффициент сжатия достигается за счет сжатия с потерями, при котором в результирующем файле теряется часть исходной информации. Метод JPEG использует тот факт, что человеческий глаз очень чувствителен к изменению яркости, но изменения цвета он замечает хуже. Поэтому при сжатии этим методом запоминается больше информации о разнице между яркостями видеопикселей и меньше — о разнице между их цветами. Так как вероятность заметить минимальные различия в цвете соседних пикселей мала, изображение после восстановления выглядит почти неизменным. Пользователю предоставляется возможность контролировать уровень потерь, указывая степень сжатия. Благодаря этому, можно выбрать наиболее подходящий режим обработки каждого изображения: возможность задания коэффициента сжатия позволяет сделать выбор между качеством изображения и экономией памяти. Если сохраняемое изображение — фотография, предназначенная для высокохудожественного издания, то ни о каких потерях не может быть и речи, так как рисунок должен быть воспроизведен как можно точнее. Если же изображение — фотография, которая будет размещена на поздравительной открытке, то потеря части исходной информации не имеет большого значения. Эксперимент поможет определить наиболее допустимый уровень потерь для каждого изображения.

Информация о методах сжатия, используемых в растровых форматах файлов, приведена в таблице 1.



Таблица 1. Растровые форматы графических файлов

Название формата

Программы, которые могут открывать файлы

Сжатие

ВМР

Windows Device

Independent Bitmap

Все программы Windows, которые используют растровую графику

RLE (по желанию)

PCX

Е-Soft PaintBrush

Почти все графические приложения для РС

RLE (всегда)

GIF

Graphic

Interchange Format

Почти все редакторы растровой графики; большинство издательских систем; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты

LZW (всегда)

TIFF

Tagged Image

File Format

Большинство редакторов растровой графики и настольных издательских систем; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты

LZW
(по желанию) и др.

TGA

TeleVision Targa

Редакторы растровой графики; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты

RLE (по желанию)

IMG

Digital Research

GEM Bitmap

Некоторые настольные издательские системы и графические редакторы Windows

RLE (всегда)

JPEG

Joint Photographic

Experts Group

Редакторы растровой графики; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты

JPEG

(можно выбрать степень

сжатия)


О сохранении изображений в стандартных и собственных форматах графических редакторов

Как правило, графические редакторы используют свои собственные форматы для хранения изображений во внешней памяти.



Собственный файловый формат — частный и наиболее эффективный формат для хранения файлов отдельного графического приложения. Например, собственный формат CorelDRAW — CDR, Adobe Photoshop — PSD, Fractal Design Painter — RIFF, Paint (стандартная программа Windows) — BMP.

Стандартный графический формат — общий формат для различных графических приложений.

При сохранении изображения в файле всегда нужно указывать формат. На рис.4 показано диалоговое окно Export (экспорт), используемое в программе CorelDRAW.

Кроме того, для каждого стандартного графического формата открываются дополнительные диалоговые окна, с помощью которых пользователь устанавливает параметры формата (количество используемых цветов, необходимость сжатия — для BMP и TIFF, коэффициент сжатия — для JPEG и др.).


Рис.4. Диалоговое окно для сохранения в CorelDRAW изображения в формате JPEG



III. Практическая часть.

основные понятия

Формат графического файла — способ представления графических данных на внешнем носителе.

В файлах растрового формата запоминается размер изображения, битовая глубина, а также цвет каждого видеопикселя рисунка.



Сжатие графических данных — уменьшение размера файла за счет изменения способа организации данных. Различные алгоритмы сжатия используются для файлов растрового формата.

Собственный файловый формат — частный и наиболее эффективный формат для хранения файлов отдельного графического приложения. Например, собственный формат CorelDRAW — CDR, Adobe Photoshop — PSD.

Стандартный графический формат — общий формат для различных графических приложений.

Стандартные растровые форматы — BMP, РСХ, GIF, TIFF, TGA, IMG, JPEG и др.

Практическая работа 3.2. «СОЗДАНИЕ, редактирование и сохранение РИсунков в растровом графическом редакторе»

Цель работы: Научиться:

  • получать цифровые растровые изображения;

  • применять к ним различные графические эффекты;

  • сохранять файлы в различных графических форматах.

Задание 1. Получите с помощью сканера или цифровой камеры растровое изображение (например, обложку учебника) и преобразуйте его с помощью эффектов просмотра через линзу и загнутой страницы. Сохраните полученные изображения в различных растровых форматах.

Для этого необходимо:

  1. Получить с помощью сканера или цифровой камеры растровое изображение обложки учебника и сохранить его в файле обложка.bmp.

  2. Запустить программу GIMP (Пуск Программы GIMP GIMP2).

  3. Открыть полученное изображение командой Файл Открыть.

  4. Применить к изображению эффект линзы. Для этого необходимо:

  • выполнить команду Фильтры ® Свет и тень ® Линза…

  • в диалоговом окне Эффект линзы (рис.5) выбрать параметры коэффициента преломления;


Рис.5.

нажать на кнопку .

  1. Сохранить полученное изображение в своей папке в формате TIFF. Для этого необходимо:

  • выполнить команду Файл ® Сохранить как…;

  • в диалоговом окне Сохранить изображение (рис.6) необходимо указать:

    • место для хранения файла (выбрать папку);

    • имя файла (произвольное);

    • тип файла (выбрать из предложенного списка).

    • нажать на кнопку .


Рис.6.







  1. Закрыть окно с полученным изображением.

  2. Открыть первоначальный файл обложка.bmp.

  3. Применить к изображению эффект загнутой страницы. Для этого необходимо:

  • выполнить команду Фильтры ® Искажения ® Загнутая страница…

  • в диалоговом окне Эффект загнутой страницы (рис.8) выбрать положение и ориентацию загиба;

  • нажать на кнопку .


Рис.7.

Сохранить полученное изображение в своей папке в формате JPEG (Файл ® Сохранить как…).

Задание 2. Скопируйте содержимое экрана монитора через буфер обмена, вставьте в документ растрового графического редактора, сохраните в различных форматах, определите информационную ёмкость полученных файлов, сравните информационный объём файлов в различных форматах.

Для этого необходимо:

  1. Скопировать содержимое экрана операционной системы Windows в буфер обмена с помощью клавиши [Print Screen] на клавиатуре.

  2. Откройте графический редактор Paint (Пуск Программы Стандартные Paint).

  3. В новом документе вставьте информацию из буфера обмена командой Правка  Вставить.

  4. Сохраните файл в своей папке под любым именем в формате ВМР.

  5. Определите информационный объём файла. Для этого:

    • сверните или закройте окно графического редактора;

    • откройте окно Мой компьютер;

    • найдите свой файл;

    • выделите его одним щелчком;

    • выполните команду Файл  Свойства;

    • занесите результат (на диске) в первую графу таблицы 1.

  1. Аналогичные действия выполните по сохранению этого же изображения в программе Paint в форматах TIFF, GIF, PNG, JPEG. Результаты – в таблицу 1.

Таблица 1. Информационная ёмкость файла в различных форматах.

Информационная ёмкость файла в формате:

ВМР

TIFF

GIF

PNG

JPEG
















По итогам таблицы сделайте вывод:

а) Какой формат обеспечивает наилучшую степень сжатия?

б) Какой формат приводит к значительной потере качества изображения?

IV. Закрепление изученного.

Для закрепления изученного необходимо попросить детей ответить на вопросы:



  1. Какая информация запоминается в растровом файле?

  2. Как можно уменьшить размер растрового файла?

  3. Какие методы сжатия графических данных вам известны?

  4. Какие форматы используются для хранения фотографий?

V. Домашнее задание.

  1. В программе GIMP откройте файл rastr.bmp (рис.8).




Рис.8.





  1. Преобразуйте изображение в мозаику (Фильтры Искажения Мозаика…).

  2. Сохраните полученный документ в формате TIFF.

  3. Преобразуйте исходный документ rastr.bmp в барельеф (Фильтры Искажения Барельеф…).

  4. Сохраните полученный документ в формате GIF.

  5. Преобразуйте исходный документ rastr.bmp в рябь (Фильтры Искажения Рябь…).

  6. Сохраните полученный документ в формате PNG.

  7. Измените освещение для исходного изображения rastr.bmp (Фильтры Свет и тень Освещение…).

  8. Сохраните полученный документ в формате JPEG.

  9. Сравните информационную ёмкость полученных изображений. Результат занесите в таблицу 2.

Таблица 2. Информационная ёмкость файла в различных форматах.

Информационная ёмкость файла в формате:

ВМР

TIFF

GIF

PNG

JPEG
















По итогам таблицы сделайте вывод:

  1. Какой формат обеспечивает наилучшую степень сжатия?

  2. Какой формат приводит к значительной потере качества изображения?


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал