ИТ обработки графической информации

Растровые изображения напоминают лист клетчатой бумаги, на котором любая клетка закрашена либо черным, либо белым цветом, образуя в совокупности рисунок. Пиксел - основной элемент растровых изображений.

Цвет любого пиксела растрового изображения запоминается в компьютере с помощью комбинации битов. Чем больше битов для этого используется, тем больше оттенков цветов можно получить. Число битов, используемых компьютером для любого пиксела, называется битовой глубиной пиксела.

Растровые изображения обладают множеством характеристик, которые должны быть организованы и фиксированы компьютером. Размеры изображения и расположение пикселов в нем это две основных характеристики, которые файл растровых изображений должен сохранить, чтобы создать картинку. Даже если испорчена информация о цвете любого пиксела и любых других характеристиках компьютер все равно сможет воссоздать версию рисунка, если будет знать, как расположены все его пикселы. Пиксел сам по себе не обладает никаким размером, он всего лишь область памяти компьютера, хранящая информацию о цвете, поэтому коэффициент прямоугольности изображения не соответствует никакой реальной размерности. Зная только коэффициент прямоугольности изображения с некоторой разрешающей способностью можно определить настоящие размеры рисунка. Поскольку размеры изображения хранятся отдельно, пикселы запоминаются один за другим, как обычный блок данных. Компьютеру не приходится сохранять отдельные позиции, он всего лишь создает сетку по размерам заданным коэффициентом прямоугольности изображения, а затем заполняет ее пиксел за пикселом. Это самый простой способ хранения данного растрового изображения, но не самый эффективный с точки зрения использования компьютерного времени и памяти. Более эффективный способ состоит в том, чтобы сохранить только количество черных и белых пикселов в любой строке. Этот метод сжимает данные, которые используют растровые изображения. В этом случае они занимают меньше памяти компьютера.

Поскольку пикселы не имеют своих собственных размеров, они приобретают их только при выводе на некоторые виды устройств, такие как монитор или принтер. Для того чтобы помнить действительные размеры растрового рисунка, файлы растровой графики иногда хранят разрешающую способность растра. Разрешающая способность это просто число элементов заданной области. Файлы растровой графики занимают большое количество памяти компьютера. Наибольшее влияние на количество памяти занимаемой растровым изображением оказывают три факта: 1. Размер изображения; 2. Битовая глубина цвета; 3. Формат файла, используемого для хранения изображения.

Существует прямая зависимость размера файла растрового изображения. Чем больше в изображении пикселов, тем больше размер файла. Разрешающая способность изображения на величину файла никак не влияет. Связь между битовой глубиной и размером файла непосредственная. Чем больше битов используется в пикселе, тем больше будет файл. Многие файлы изображений обладают собственными схемами сжатия, также могут содержать дополнительные данные краткого описания изображения для предварительного просмотра.

Формат растровой графики является стандартной формой, которая определяет способ организации массива цветовых значений совокупности пикселей. Без формата точечное изображение нельзя сохранить и передать.

Формат TIFF был создан в качестве универсального формата для изображений с цветовыми каналами. Важным достоинством этого формата является его переносимость на разные платформы, он импортируется во всех программах настольных издательских систем, его можно открыть и с ним работать практически в любой программе точечной графики.

Этот формат имеет самый широкий диапазон передачи цветов, может включать и схемы сжатия для уменьшения размера файла.

Формат PCX, является одним из самых известных, и практически любое приложение, работающее с графикой, легко импортирует его. Формат неплох для штриховых изображений и изображений с индексированными цветами, поскольку несколько упрощен по сравнению с TIFF. Он содержит только один канал.

Формат BMP предназначен для Windows, и поэтому поддерживается всеми приложениями, работающими в этой среде. Он использует только индексированные цвета, независим от платформы, не поддерживает каналы. Применяется в основном для создания значков и пиктограмм, которые отображаются в диалоговых окнах приложений. Для профессиональной работы с цветом мало пригоден.

Формат JPEG предназначен для сохранения точечных изображений со сжатием. Сжатие по этому методу позволяет уменьшать размер файла в сто раз, но сжатие в этом формате происходит с потерями. Распаковка JPG-файла происходит автоматически во время его открытия. Этот формат также используется в документах HTML для передачи по сети WWW, но в отличие от формата GIF, он сохраняет параметры цвета в цветовой модели RGB. Можно регулировать соотношение уровней качества изображения и сжатия. Чем выше уровень сжатия, тем хуже качество, тем с большими потерями распаковывается изображение, и наоборот.

Формат PDF является средством электронного распространения документов на платформах Macintosh, Windows, Unix и DOS. Файлы в этом формате создаются, редактируются и просматриваются с помощью пакета программ Adobe Acrobat. Может использоваться для представления как векторных, так и точечных изображений. Преимущество заключается в том, что они могут содержать элементы, обеспечивающие поиск и просмотр электронных документов, в частности, гипертекстовые ссылки и электронное оглавление.

В отличие от растровой графики в векторной графике изображение строится с помощью математических описаний объектов, окружностей и линий. Ключевым моментом векторной графики является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для объекта. Это позволяет компьютерным устройствам вычислять и помещать в нужном месте реальные точки при рисовании этих объектов. Векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой или чертежной графикой.

Простые объекты, такие как окружности, линии, сферы, кубы и тому подобное называется примитивами, и используются при создании более сложных объектов. В векторной графике объекты создаются путем комбинации различных объектов. Для создания объектов примитивов используются простые описания. Прямая линия, дуги, окружности, эллипсы и области однотонного или изменяющегося света - это двухмерные рисунки, используемые для создания детализированных изображений. В трехмерной компьютерной графике для создания сложных рисунков могут использоваться такие элементы как сферы, кубы. Достоинство векторной графики в том, что описание является простым и занимает мало памяти компьютера. Однако недостатком является то, что детальный векторный объект может оказаться слишком сложным, он может напечататься не в том виде, в каком ожидает пользователь или не напечатается вообще, если принтер неправильно интерпретирует или не понимает векторные команды.

Программы векторной графики способны создавать растровые изображения в качестве одного из типов объектов. Это возможно потому, что растровый рисунок просто набор инструкций для компьютера, и так как инструкции эти очень просты, то векторная графика способна воспринимать растровые изображения наравне с остальными объектами, хотя можно поместить растровые изображения в виде объекта векторном формате, но не удается отредактировать и изменить в нем отдельные пикселы.

Различные векторные форматы обладают различными цветовыми возможностями. Простейшие форматы, которые могут не содержать вообще никакой информации о цвете, используют цвет по умолчанию тех устройств, на которые они выводятся, другие форматы способны сохранять данные о полном тридцати двух битном цвете. Какую бы цветовую модель не применял бы векторный формат, на размер файла он не влияет, кроме тех случаев, когда файл содержит растровые образы. Цвет объекта хранится в виде части его векторного описания. Некоторые векторные файлы могут создать растровый эскиз изображений хранящихся в них. Эти растровые картинки, иногда называемые краткими описаниями изображений, обычно представляют собой эскизы векторных рисунков в целом.

Векторные рисунки состоят из различных команд посылаемых от компьютера к устройствам вывода. Принтеры содержат свои собственные микропроцессоры, которые интерпретируют эти команды и пытаются их перевести в точки на листе бумаги.

Основные понятия инфологического (семантического) моделирования.

При построении информационной модели предметной области используются такие термины, как объекты, свойства, отношения. Рассмотрим семантику.

Термин объект является первичным, неопределяемым понятием. Способностью к распознаванию объектов предметной области человек обладает с раннего возраста. Объекты не обязательно имеют материальную природу, могут быть и абстрактными. “Объект: 1. То, что существует вне нас и независимо от нашего сознания, явление внешнего мира, материальной действительности. 2. Явление, предмет, на который направлена какая-либо деятельность.” Синонимы слова: “сущность” (entity), вещь (thing), явление (instance), событие (event).

В информационных системах под объектами понимаются личности, явления, место или предмет, событие, организация или концеп. Г. Буч дает определение объекта В ИС: “объект представляет собой особый опознаваемый предмет или сущность (реальную или абстрактную), имеющую важное функциональное назначение в данной предметной области”. Существование объекта связано с такими событиями, как появление, изменение, исчезновение. Инфо относит объекта заключается в том, что: 1) объекты имеют некоторые свойства; 2) объекты взаимосвязаны.

Свойство - это понятие не имеет точного определения. Свойство можно понимать как утверждение по поводу объекта. Свойство - это некоторая характеристика объекта. атрибут является средством, с помощью которого определяются свойства объекта. Атрибут - это именованная характеристика (именованное свойство) объекта.

Каждый объект характеризуется определенным набором свойств, описываемых атрибутами. Один из атрибутов является идентификатором объекта. В информационных системах хранятся данные не только об одном объекте, но о целым классе объектов.

Классом объектов называют совокупность объектов, обладающим одинаковым набором свойств. В ИС каждый класс представлен своим именем. Для каждого класса набор свойств относительно стабилен. Различаются значения свойств каждого объекта. Когда говорят об объекте, имеют в виду класс объектов. Конкретный объект называют экземпляром объекта. При описании предметной области нужно представить каждый класс объектов и набор свойств, фиксируемых для каждого класса. В настоящее время для этой цели используются графические средства в виде графический диаграмм.

Связь между объектом и его свойствами может быть различной. Объект может иметь одно значение свойства. Такие свойства называются единичными. Для других свойств возможно существование нескольких значений. Это множественные свойства. Для обозначения единичных свойств объектов используется одинарная стрелка, множественных - двойная. Значения некоторых свойств не меняются с течением времени. Такие свойства называют статическими. Другие меняются и называются динамическими. Некоторые свойства могут быть не у всех объектов и называются условными. Некоторые свойства являются составными.

Кроме связи между объектом и его свойствами, в ИЛМ фиксируются связи между классами объектов. Как известно, в реальном мире все явления и предметы взаимосвязаны друг с другом. Нас интересуют взаимосвязи возникающие при реализации назначения, функций информационной системы.

Неформальное определение связи - высказывание по поводу объектов (двух или более). Например, “студент учится в группе”, “поставщик поставляет материалы”. При формализации часто используется теория множеств. Мы говорим о множестве объектов и множестве свойств.

В теории множеств выражение вида X RY указывает на связь между множествами X и Y. Связь - это соответствие или отображение(ассоциация) между элементами двух (или более) множеств. Существуют следующие типы связей:

1) 1:1 - “один к одному”. Каждый объект множества 1 ассоциируется с 1 объектом множества 2.

2) 1:M - “один ко многим”. Каждый объект множества 1 ассоциируется с несколькими объектами множества 2.

3) M:1 - “многие к одному”. Несколько объектов множества 1 ассоциируются с одним объектом множества 2.

4) N:M - “многие ко многим ”. Каждый О мн1 может быть связан с неск о мн 2 и каждый о мн2 м/б связан с неск о мн1.

Графически связи между объектами изображаются стрелками, одной (связь -1) или двойной (связь M).

Связь между объектами может быть обязательной или необязательной. Кроме того, объекты, информацию о которым необходимо хранить в ИС, могут быть простыми и сложными. Простой объект рассматривается как неделимый. Все его атрибуты являются простыми, не состоящими из других конструкций. Сложные представляют собой объединение других, как простых, так и сложных. Простой и сложный - понятия относительные.

Выделяют несколько разновидностей сложных объектов: составные, обобщенные и агрегированные. Составной соответствует отображению отношения “целое-часть”. Типы связей 1:M, N:M. Обобщенный объект отражает наличие связи “род-вид” между объектами. Объекты, составляющие обобщенный объект, называются его категориями. Как родовой, так и видовой объекты могут обладать определенным набором свойств, причем, наблюдается так называемое “наследование” свойств. Агрегированные объекты соответствуют какому-либо процессу, в который вовлечены другие объекты. Напр.: “поставка“ объединяет объекты “Поставщик”, “Потребители”, ’’Продукция”.