Індивідуальне навчально-дослідне завдання з комп"ютерної графіки "Типи графічних перетворень"

                                                                            Типи графічних перетворень

Міністерство освіти,науки,молоді та спорту України

Буковинський державний фінансово-економічний  університет

Обліково-економічний факультет

 

 

 

 

 

Індивідуальне навчально-дослідне завдання з комп’ютерної графіки на тему:

«Типи графічних  перетворень»

 

 

 

 

 

Виконав студент групи

Науковий керівник

Добровольський Ю.Г

 

 

 

 

 

м.Чернівці 2012 р. 

 

 

План

 

Вступ

Актуальність теми: ця тема є досить актуальною,адже існує безліч форматів і типів графічних файлів, тому потрібні методи для їх перетворення з одного формату у інший. Саме тому ця робота є актуальною, бо висвітлює методи і основні проблеми перетворень графічних файлів.Є два види графічних файлів:це векторні зображення та растрові.

Ціль: познайомитись з методами і типами графічних перетворень, а також розглянути програму для перетворення одного графічного файла в інший.

Комп‘ютерна графіка традиційно поділяється  на два види: векторну та растрову. Векторне зображення складається з набору відрізків, багатокутників, кривих, що задані в деякій системі координат і описані математично. З векторними даними пов‘язана інформація про їхні атрибути (наприклад, колір, товщина, тощо). Векторне зображення легко масштабувати, повертати, нахиляти. Тому воно не залежить від пристрою відображення – чи то монітор з роздільною здатністю 72 dpi, чи принтер з роздільною здатністю 600 dpi. Файли векторного формату корисні для збереження лінійних елементів (наприклад, ліній та прямокутників), а також елементів, які можна розкласти на прості геометричні об‘єкти (наприклад, текст). Растрове зображення – це масив цифрових значень, що визначають колір окремих пікселів. Кількість бітів на піксель визначає кількість кольорів, що можуть задаватися для цього пікселя. Файли цього типу добре підходять для збереження реальних зображень, наприклад фотографій та відеозображень. Існує ще третій тип – метафайли, – це файли, де міститься як векторна частина зображення, так і растрова.

Коли який формат використовувати

Зрозуміло, що кожен формат був  створений розробником з певною конкретною метою. Ми розлянемо декілька сфер застосування графічних файлів та формати, які доцільно використовувати в кожному випадку.

Інтернет

В Інтернеті найпоширенішими форматами  є GIF та JPEG. Головним принципом, за яким створювалися ці формати, є мінімізація розміру файлу для передачі у мережі з низькою пропускною здатністю. GIF підтримує палітрові дані з максимальною кількістю кольорів 256 (без прозорості), анімацію, хоча остання модифікація (GIF89a) може мати у кожному кадрі свою палітру і при використанні прозорих областeй можна досягти більшої кількості кольорів. У випадку коли у вихідному форматі було до 256 кольорів, перетворення на GIF відбудеться без втрат, а якщо ні, то потрібно виконати тонування (dithering), або визначити кольори, що найчастіше використовуються, і подібні кольори перетворити в один, щоб загальна кількість кольорів не перевищувала 256. JPEG є у деякому плані альтернитивою GIF, тому що підтримує 24 біти на колір, але аналогічно до GIF, зони з схожими кольорами перетворюються на один колір при чому навіть при низькому ступені стиснення втрати неминучі. Останнім часом був створений формат PNG, що на відміну від GIF підтримує повну гаму кольорів (до 48 біт), і використовує алгоритм запаковки схожий на LZW. Але він поки що не настільки поширений, як два попередніх.

Серед векторних  форматів для Інтернет слід назвати  Flash. Flash – це унікальний метафайловий формат, що підтримує анімацію, морфінг, градієнтну прозорість, шари, звук, реакцію на події від мишки чи клавіатури, тощо. Для його перегляду потрібен інший plug-in –Adobe Flash, а для створення існує редактор – Macromedia Flash, який є досить простим векторним редактором з підтримкою лінії часу (timeline), але можливостей якого досить для написання складних сторінок.

Електронні презентації

У електронних презентаціях немає  якого-небудь стандартного формату  графічних файлів, кожен виробник підтримує формати які він  вважає за потрібне. Багато з виробників створюють свої формати. Більшість  програми створення електронних  презентацій (наприклад, Microsoft PowerPoint, Lotus Smart Suite, Corel Presentation, Astound) підтримують декілька (до 20) різних графічних форматів.

Перетворення файлів

Як не прикро, але не існує абсолютно  універсльних графічних форматів, більшість  же з них взагалі пристосовані для одного конкретного використання (наприклад: веб, макетування, принтери). Тому виникає необхідність перетворювати формати один в інший. Але таке перетворення можливе не завжди і може привести до повного спотворення зображення. Формат може бути не документований, або документація може містити помилки, що також не покращує якість перетворення.

Перетворювати можна двома типами програм: програмами створення та програмами перетворення форматів. У програмі створення (наприклад, Adobe Photoshop) можна відкрити файл у його власному форматі та зберегти в іншому. Якщо одне перетворення потрібно зробити для багатьох файлів, можна використати Batch-перетворення або скористатися спеціальними програмами перетворення (наприклад, Image Alchemy від Handmade Software, Inc.). Універсальна програма перетворення може не так добре розуміти власний формат, як програма створення, але вміє перетворювати набагато більше форматів.

Перетворення растрового в растровий

Перетворення растрового в растровий  формати як правило дає найкращі результати з усіх видів перетворення. Усі растрові формати складаються з пікселів, і перетворюються просто піксел за пікселом. Відмінність може бути тільки у заголовках файлів, способах зберігання піксельних даних (наприклад, сторінками) та способах їхнього кодування (наприклад, RLE, LZW, тощо). Можливо доведеться розділити дані на площини, або перевести в іншу модель кольору (наприклад, з RGB у CMYK, HSB, або L*a*b). При перетворенні файлів з одного формату (вихідного) в інший (результуючий) може виникнути ситуація, коли у результуючому форматі може не вистачити кольорів для передачі усіх відтінків початкового зображення. Прикладом такої проблеми може бути перетворення з формату TIFF, що містить 32 біти на піксель, у формат GIF, що не може містити більше ніж 8 бітів на піксель. У таких випадках використовують операції обробки зображень, такі як квантування чи суміш кольорів. Звичайно, що частину інформації при цьому буде втрачено.  Тому користувачу доведеться вирішити, що краще – втратити інформацію, чи, можливо, перетворити в інший формат. Може виникнути інша ситуація, коли в результуючому форматі не вистачить полів у заголовку, або навпаки, будуть поля, яких не було у вихідному форматі. У першому випадку деякі дані просто втратяться, а у другому, програмі перетворення прийдеться визначати дані для додаткових полів самостійно.

Перетворення векторного у векторний

Таке перетворення не є надто  складним, але можливе виникнення двох проблем. Перша, пов‘язана з відмінностями у кількості та типі об‘єктів або їх параметрів. Потужні формати можуть підтримувати набагато більше додаткових складних елементів (наприклад градієнти, сплайни, шрифти, криві Безьє). Друга проблема виникає через те, що різною може бути система виміру, її точність, тощо.

Перетворення метафайлів у метафайли

Оскільки метафайли містять  растрові та векторні дані, при їх перетворенні виникають такі ж проблеми які  виникають при перетворенні растрового у растровий та векторного у векторний. (див. два попередніх пункти).

Перетворення векторного чи метафайлового  у растровий

Таке перетворення  називають  раструванням. Суть полягає у тому, що вихідне зображення розбивається на рядки та стовпчики (з заданою  щільністю у dpi), що утворюють пікселі, які залишається записати в результуючому (растровому) форматі. При цьому, може виникнути ефект сходинок на похилих лініях та дугах, який можна приховати за допомогою невеличкого розмиття (anti-aliasing).

Перетворення растрового та метафайлового у векторний

Перетворення растрового та метафайлового  у векторний є дуже складною операцією. Не завжди можна досягти гарних результатів, тому що при такому перетворенні використовуються складні алгоритми обробки зображень, еврістичні методи пошуку та виділення в однорідних растрових даних ліній, прямокутників, градієнтів, тощо. Растрові дані, як правило, повнокольорові (24 bit), а векторні підтримують лише декілька кольорів, що може призвести до втрати кольорів у результуючому забраженні.

 Найпоширенішими програмами, що можуть робити подібне перетворення, є Adobe Streamline та Corel Trace.

Перетворення растрового та векторного у метафайл

Таке перетворення не мусить викликати  багато проблем, тому що метафайли добре  підтримують растрові та векторні дані. Але формат зберігання растрових чи векторних даних може бути різним, тому виникають такі ж проблеми як і при перетворенні растрового у растровий та векторного у векторний.

Приклад програми перетворення

Able Graphic Manager

Able Graphic Manager виник з потреби конвертування зображень з формату DXF в растрові формати. Подання DXF-зображень в растровому вигляді полегшує обмін файлами між різними редакторами. Файли формату DXF (Drawing eXchange Format) підтримуються практично всіма CAD-системами на платформі PC, але іноді виникає потреба подання креслень в растровому вигляді. Така конвертація була основною функцією першої версії програми. Поступово, на прохання користувачів, програма обросла можливостями роботи з іншими графічними форматами та корекції зображень.

Able Graphic Manager - це програма, яка дозволяє  переглядати, сканувати, друкувати,  перетворювати і конвертувати  графічні файли в нормальному  (файл за файлом) і пакетному  (багато файлів за раз) режимах  і з командного рядка.

Робота з форматом DXF

DXF - векторний формат, тому при відкритті файлу програма запитує розміри зображення, в які вписується DXF креслення . Тобто відразу відбувається перетворення в растровий формат. Залишається лише натиснути "зберегти" і вибрати потрібний формат растрового файлу. Особливість програми Able Graphic Manager - в тому, що в ній є власний модуль розрахунку кордонів. У DXF-файлі відомості про розміри зберігаються в самому файлі, але через те, що деякі CAD-програми та програми конвертації їх вписують некоректно, розміри можуть не відповідати дійсності.Розміри зображення регулюються в закладці DXF вікна налаштувань програми. Для цього передбачений параметр Extents. Основні значення цього параметра - from file header (з файлу) і from entities data (з самих примітивів). Тобто розміри файлу визначить або креслення в цілому, або якісь його компоненти.Вибір тих чи інших примітивів для відображення проводиться в Entities Manager. Для показу доступно 16 об'єктів (як окремі примітиви, так і блоки та тексти). Крім цього, користувач може вибрати представлення зображення в кольорі або чорно-білому режимі і вибрати шрифти для текстових об'єктів.

Конвертація файлів

Конвертація файлів може проводитися  в пакетному і Пофайлових режимах. 
Пофайлова конвертація здійснюється звичним для користувачів способом по команді Save as. Відкриється вікно збереження файлу. Вибравши потрібний формат, натискаємо "Зберегти". При необхідності збереження файлу в обраному форматі з параметрами, відмінними від стоять за замовчуванням, потрібно скористатися кнопкою "Додатково".

За цією командою з'явиться вікно налаштувань параметрів збереження зображення, в якому можна змінити параметри, властиві кожному формату.При необхідності пакетної обробки файлів порядок дій кілька інший. Для цього служить кнопка Batch Process. У який з'явився після натискання цієї кнопки вікні потрібно скласти список файлів для пакетної обробки, вибрати формат збереження, при необхідності провести зміну параметрів формату, вибрати папку збереження нових файлів і дати команду Start.Формати вихідних файлів: DXF, TIFF, JPEG, PCX, BMP, DIB, RLE, PNG, WMF, EMF, TGA; TARGA, VDA, ICB, VST, PIX, PXM, PPM, PGM, PBM, ICO, CUR. 
Формати результуючих файлів: JPG, TIF , PCX, PNG, BMP, TGA, PXM, PPM, PGM, PBM.Ще одна особливість програми: при конвертуванні файлів можна змінювати дозвіл нового зображення і його розміри в пікселях.

Корекція зображень

Не будучи ні в якій мірі графічним  редактором, Able Graphic Manager, тим не менше, здатна виробляти деяку коригування  зображень. Доступні: автоматична і  ручна корекція кольору, регулювання контрасту і яскравості, регулювання каналів в системах RGB, HSV, HSL, перетворення Фур'є. Зображення можна конвертувати в чорно-білий вид, в тонах сірого і 24-бітний формат.

Користувачеві доступні шість фільтрів корекції зображень: перетворення в негатив, чеканка з підсвічуванням, лінза, хвилі, морфінг і ручний фільтр.

Висновки

Завданням даної роботи було дослідження  основних принципів перетворення форматів графічних файлів. У роботі наведено різні класифікації графічних форматів. Розглянуто можливі галузі застосування цих форматів, як то: Internet,електроні презентації. Також наведено детальний опис усіх можливих варіантів перетворення одного формату в інший, зазначено типові проблеми, які при цьому виникають. Під час роботи над програмою ретельно досліджено методи і реалізацію графічних перетворень файлів. На прикладі програми Able Graphic Manager показано, як можливо перетворити один формат зображення у інший.Саме у цьому і полягало моє індивідуально-дослідне завдання.Всім дякую за увагу.

Література

1. Д. Мюррей, У. Райпер "Энциклопедия форматов графических файлов", BHV, Киев, 2005.
2. Р. Водески "Графика для Web", Диалектика, Киев, 2009.
3. ftp://ftp.mv.com/pub/ddj/1994/1194.09/bmp.zip
4. ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/formats
5. ftp://telva.ccu.uniovi.es/pub/graphics/file.formats
6. Журнал "ЧИП", 9/05, стр. 58, "Графические форматы BMP, GIF, JPEG, PNG и FLASHPIX"

7. http://alls.in.ua/45873-konvertuvannya-grafichnih-fajjliv.html