Основные понятия компьютерной графики Кодирование Форматы файлов растровой графики Трехмерная графика Программы векторной графики Лабораторные работы по компьютерной графике Построение сопряжений

Практикум по компьютерной графике

Физическое и логическое сжатие

Алгоритмы сжатия используются для повторного кодирования данных в другую более компактную форму, которая передает ту же информацию.

Различие между методами физического и логического сжатия основано на том, как данные преобразуются. В результате информации преобразуются без учета содержащейся в них информации. Происходит просто переход серии битов из 1 шаблона другой более компактный. Результирующие имеют непосредственное отношение к оригинальным данным, но эта взаимосвязь неочевидна. Алгоритм удаляет существующую данных избыточность.

Все рассмотренные методы будут физическими.

Метод логического сжатия является своего рода процессом логической постановки, т.е. замены одного набора алфавитно-цифровых или двоичных символов другими. Логическое сжатие выполняется только на символьном более высоком уровне. Основано информации, содержащейся в исходных данных. не применяется для данных изображения.

Методы физического сжатия делятся на две категории:

1) Сжатие всего файла

При сжатии всего файла программа сжатия считывает все данные этого файла, применяет к ним сжимающий алгоритм и создает новые файл. Выигрыш в размере значительный, но файл нельзя использовать ни одной программой пока он не будет декодирован. Поэтому сжатие используют для длительного хранения или пересылки (наиболее популярны – rar, zip т.д.) 

2) Сжатие включенное в структуру файла

Программы предназначенные для чтения файлов таких форматов сразу считывают данные при распаковке файлов. Внутреннее сжатие особенно удобно графических файлов, когда растровые этого файла занимают в памяти очень много места. А также удобны, файлах встречаются большие объемы повторяющихся данных.

 

Симметричное и ассиметричное сжатие

Методы симметричного сжатия основываются на тех же алгоритмах и выполняют такой объем работы, что распаковка файлов (RLE, LZW).

//В программах обмена данными используют как сжатие, так и распаковку.??????

в одном направлении выполняется значительно больший объем работы, чем другом (обычно на сжатие увелич. объем, время, распаковку) – это для БД изо. jpeg, mpeg //

Существует ассиметричные алгоритмы, работающие в обратном направлении (когда на сжатие затрачивается больше времени, чем распаковку). Используется для программ резервного копирования.

Адаптивное, полуадаптивное и неадаптивное кодирование

Неадаптивные кодировщики содержат уже существующий словарь заранее определенных подстрок, о которых известно, что они появляются в данных достаточно часто.

Например, неадаптивные кодировщики для сжатия текстов содержит словарь: end (1 код), but (2 then (3 код) и т.д.

Для графики 4 черных пикселя 1

8 белых 2

8 черных 3

Адаптивные кодировщики не содержат предопределенных эвристических правил для сжатия данных, адаптивные компрессоры, такие как LZW, зависят от типа обрабатываемых поскольку строят словари из поступающих т.е. дополнительные данные о процессе кодирования. У адаптивных кодировщиков возможна большая степень сжатия.

Полуадаптивные кодировщики основаны на применении обоих методов кодирования. Они работают в два прохода.

строят словарь

выполняют само кодирование на основе полученных 1 этапе подстрок

Позволяет построить оптимальный словарь прежде чем кодировать.

Сжатие с потерями и без потерь

Метод сжатия без потерь – когда данные сжимается, а потом распаковываются и содержащаяся в них оригинальная информация сохраняется. Данные не должны быть изменены, потеряны или повреждены.

Сжатие с потерями предусматривает отбрасывание некоторых данных изображения для достижения лучшей степени сжатия, чем при достижении методов без потерь.

//*.jpg – ССП.

ССП основано на том, что маленькие изменения в пиксельных значениях многоцветных изображений могут быть не видны человеческим глазом. Они уменьшают размер данных, удаляя цветовую информацию, которая большинством людей воспринимается.//

//Классификация приложений использующих алгоритмы компрессий

1) высокие требования ко времени архивации и разархивации (издательские системы, информационные узлы в интернете). Сами илюстр. > часть от общего объема. Используются алгоритмы СБП (LZW, RLE т.д.)

2) степень архивации и времени разархивации (справочники энциклопедии на CD-ROM). Ассиметричные алгоритмы – время компрессии >> (фрактальное сжатие).

3) очень высокие требования к степени разархивации (jpeg, хотя большое время разархивации).

Требования, прилагаемые к алгоритмам компрессии.

Определяются характером использования изображения.

Требования:

1) степень компрессии

2) качество изображения

3) скорость компрессии

4) скорость декомпрессии

5) масштабирование изображения

6) возможность показать изо нужного разрешения

7) устойчивость к ошибкам, это противоречит высокой степени архивации, т.к. необходимо вводить избыточную информацию.

8) учет специфики изо, т.е. более высокая степень архивации, чаще применяемая в ваших приложениях.

9) редактируемость (минимальное сжатие ухудшает качество изо при его повторном сохранении)

10) небольшая стоимость аппаратной и программной реализации //

Преимущества и недостатки векторных файлов

Идентификатор файла Во всех структурах заголовок начинается с уникального ID-значения, идентификатора формата. Он позволяет программе определить формат графического файла, которым она работает. Идентификаторы файлов выбираются разработчиками произвольно и содержат последовательность символов ASCII, например, bmp, gif, или любое числовые значения, уникальные для форматов, исполненных даже на различных платформах. Если значение, прочитанное в начале совпадает имеющимся идентификатором, то программа, читающая заголовок, предполагает, что ей известен данный формат.

Фрагменты Фрагменты подобны полосам, но каждый фрагмент соответствует вертикальной прямоугольной области изображения. могут иметь любую ширину от 1 пикселя до ширины всего организуются таким образом, что пиксельные данные соответствующие одному фрагменту имеют объем, кратный 16 Кб(8), а их высота и ширина кратны пикселям. Если изображения организованы в виде фрагментов, то фрагментируется все изображение, фрагменты одинаковый размер и не перекрываются.

Алгоритм группового кодирования или RLE Алгоритм сжатия, поддерживающийся большинством растровых форматов (tif, wmp и т.д.).Этот алгоритм позволяет сжимать данные любых типов независимо от содержащейся в них информации. Сама информация влияет лишь на полноту сжатия. RLE не достигает большой степени сжатия (3:1), но выполняется легко быстро, является альтернативой сложным методам.

Графический редактор Paint может рассматриваться не только как отдельное приложение, но и как средство подготовки к работе с программами Microsoft Word и Microsoft Excel. В связи с этим особое внимание следует уделить отработке навыков копирования, работе с файлами, выработке навыков работы с панелью инструментов Рисование, редактированию изображений
Практикум по компьютерной графике