Технологии обработки графической информации

Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы - графические редакторы. Среди программ, предназначенных для создания растровых изображений, самыми популярными считаются Painter компании Fractal Design, FreeHand компании Macromedia, и Fauve Matisse. Пакет Painter обладает широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные инструменты (кисти, карандаш, перо, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать материалы (акварель, масло, тушь), а также добиться эффекта натуральной среды. Последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержат библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом.

Программа Photoshop компании Adobe занимает особое место. По сути дела, сегодня эта программа является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ней.

Используемые методы обработки графической информации существенно определяются аппаратными средствами отображения ее на экране/плоттере. В настоящее время дисплейные системы делятся на два основных типа: векторные и растровые. В векторных системах световой луч движется по экрану вдоль рисуемой по определенному алгоритму линии. Тогда как в растровых системах нужный объект воспроизводится посредством последовательного сканирования световым лучом его шаблона, т.е. без вычерчивания каждой линии непрерывным движением. Таким образом, между обоими типами визуализации графического объекта лежит принципиальное различие:

- векторный подход характеризуется динамическим формированием на экране объекта по его программному описанию, сформированному посредством графических примитивов;

- растровый подход отображает на экран весь объект целиком на основе его шаблона, созданного посредством графических примитивов и находящегося в видеопамяти дисплея.

Информационные технологии обработки графической информации включают в себя специфические модели представления информации данного вида, особые методы ввода, формирования и вывода изображений, свои аппаратные и программные средства.

Программные средства компьютерной графики - графические редакторы делятся на две большие группы: растровые и векторные редакторы. Это деление обусловлено способом представления и хранения графической информации (растровый или векторный способ).

Среди программных средств компьютерной графики особое место занимают программные средства деловой графики. Они предназначены для создания иллюстраций к отчетной документации, статистическим сводкам и другим иллюстративным материалам. Обычно это различные графики, диаграммы, схемы и т.п. Программные средства деловой графики обычно включаются в состав текстовых и табличных процессоров (электронных таблиц).

К инструментам деловой графики можно отнести и системы автоматизированного проектирования (САПР), которые предназначены для создания чертежей, но по сути являются векторными графическими редакторами.

Компьютерные технологии обработки графической информации включают не только особое программное обеспечение (программные ресурсы), но и специфические аппаратные ресурсы, такие как различные устройства ввода и вывода графической информации: сканеры, цифровые фото- и видеокамеры, дигитайзеры, графические планшеты, плоттеры и т.п.

На дисплейных системах векторного типа работа с графическими объектами включала, как правило, следующие основные этапы:

- программное создание графических объектов посредством графических примитивов;

- формирование его снимка-проекции из определенной точки наблюдения и отображение данного снимка на экран дисплея;

- программное редактирование графических объектов. Созданное для векторных дисплеев графическое программное обеспечение, воспринимая ряд растровых примитивов (например, массивов пикселей), работает в системе мировых координат с заданными пользователем объектами.

Вместе с тем, такое программное обеспечение не может в полной мере воспользоваться богатыми возможностями растровых дисплейных систем.

Принципиально иной подход использует рисующее графическое программное обеспечение, ориентированное на работу с растровыми дисплейными системами и получившее весьма широкое распространение в связи с использованием именно растровых дисплеев на всех основных типах ПК. Такое программное обеспечение работает с графическими объектами, не являющихся объектами некоторого координатного пространства, а представляющими собой отдельные пиксели или их совокупности в некоторой пиксельной матрице - стандартном листе для рисования. В этом случае выводимое на экран изображение представляет собой 2-мерный массив пикселей - элементов графического изображения, несущих информацию о яркости и цвете элементарного участка изображения, совокупность которых составляет изображение в целом. Для представления одного пикселя требуется до 2 байт информации. В настоящее время пиксельные матрицы характеризуются размерностью 1024х768 пикселей, определяя достаточно высокую разрешающую способность дисплейных систем для ПК.

Сформированное в пиксельной матрице изображение хранится в видеопамяти дисплея и выводится на экран в режиме регенерации. Рисование в цвете, реализуемое посредством манипуляций пикселями такой матрицы, в определенной мере подобно приготовлению фотографии путем модификации областей эмульсионного слоя пленки в отличие от обычного экспонирования ее посредством фотоаппарата, наведенного на некоторый графический объект. Тогда как методика работы с графическими объектами в среде векторных систем напоминает именно процесс обычного фотографирования. Таким образом, в отличие от векторного, растровая технология позволяет создавать рисующие программные средства, работающие независимо от аппаратных средств на нижних уровнях обработки графической информации.

В настоящее время разработаны и поставляются на рынок весьма разнообразные программные средства, ориентированные на различные приложения, многие из которых упоминались выше. Предлагается графический пакет AutoTouch, ориентированный на рисовальный характер работы с графическими объектами и базирующийся на оригинальной геометрии рисования. Автор предлагаемого метода рисования - М.О. Ефимова.

1. Основные методы формирования графических объектов

Каждый разрабатываемый графический пакет ищет свою нишу в среде исследователей, инженеров, дизайнеров, художников, чертежников, рисующих детей и т.д. Существующие пакеты используют следующие основные (с точки зрения пользователя) технологические методы создания графического изображения-объекта (ГО):

- Команда-параметры - этим методом выбора команд и задания им соответствующих параметров пользуются известный пакет AutoCAD и созданные на его основе многие другие системы автоматизированного проектирования. Метод использует свою нишу в основном в среде разработчиков средств технического черчения;

- Команда-инструмент - этим методом выбора команд и/или рисовальных инструментов пользуются пакеты типа Paintbrush; метод нашел свою нишу в среде рисующих детей и дизайнеров, редактирующих битовые Г0, полученные сканированием или вводом с магнитных носителей. Данный метод использует также известный графический пакет Adobe Photoshop, имеющий расширенные возможности выделения областей и цветового редактирования; пакет нашел приложения, прежде всего, в среде дизайнеров, редактирующих импортированные извне ГО различного характера;

- Команда-символ-инструмент - этим методом выбора команд, инструментов и готовых графических изображений (символов) пользуются многочисленные пакеты типа CorelDRAW, нашедшие применение, главным образом, в иллюстративных целях (рекламные заставки, фирменные знаки, оформительские материалы и т.д.), а также в качестве относительно простых графических редакторов.

Разделение технологических методов на такие группы в значительной мере условно и лишь отражает основную тенденцию, т.к. любой пакет использует в большей или меньшей мере задание параметров и инструментов в своем графическом интерфейсе. Очевидно, ниша художественного рисования на экране остается почти незанятой, ибо получение кривых линий вытягиванием или построением по касательным в значительной мере непривычно для традиционной работы художника, а физическим рисованием посредством инструментов трудно создать на экране сложный фрагмент или узор.

Существует ряд численных методов, использующих специальные алгоритмы, генератор псевдослучайных чисел и итерации, с помощью которых можно программным путем, задавая параметры, создавать фрагменты достаточно сложных графических объектов для их последующего конструирования и редактирования. Графический пакет AutoTouch ставит своей целью пригласить к компьютеру художников и дизайнеров для создания картин, их фрагментов, фактур или текстур, а также привлечь детей и взрослых возможностями натуралистического рисования. Любителям абстрактной живописи пакет предоставит также массу возможностей для создания планируемых или даже неожиданных образов. С некоторым упрощением применяемый в пакете технологический метод можно назвать автоштриховым, когда штрих наносится за штрихом автоматически, имитируя (в некотором роде) работу художника-графика, а технологическую цепочку рисования можно обозначить как прототип-персонажи- функции.

Пользователь выбирает прототип фигуры (или узора) и передоверяет его рисование назначенным персонажам с определенными для них функциями. Редактирование фигур осуществляется переназначениями и перерисовкой объектов. Метод назначения персонажей и их функций поможет пользователю не только отображать, но и распознавать окружающие его образы. Некоторые виды прямого инструментального рисования возможны на той части экрана, которой предстоит стать битовым образом - векторная автоштриховая методика этих операций не признает.

Практическая часть

Условие задачи

1. Построить таблицы по приведенным данным о доходах членов семьи (рис. 1, 2) и о расходах семьи (рис. 3) за квартал.

2. Заполнить таблицу на рис. 4 числовыми данными о доходах семьи за квартал, выполнив консолидацию по расположению данных.

3. Составить таблицу планирования бюджета семьи на квартал (рис.5).

4. По данным о бюджете семьи на квартал (рис. 5) построить гистограмму.


Наименование доходов	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
Зарплата	4000	3000	2200	3200
Прочие поступления		500		1000
Сумма дохода в месяц
Рис. 1. Доходы Чижовой М.А. за 1 квартал 2006 г., руб.
Наименование доходов	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
Зарплата	7000	7000	7500	7400
Прочие поступления	1200	500	500	1000
Сумма дохода в месяц
Рис. 2. Доходы Чижова А. С. за 1 квартал 2006 г., руб.
Наименование доходов	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
Коммунальные платежи	630	670	700	800
Оплата электроэнергии	100	100	120	120
Оплата телефонных счетов	195	195	195	195
Расходы на питание	2500	2500	2600	3000
Прочие расходы	1000	1000	1500	2000
Погашение кредита	4000	4000	4000	4000
Суммарный расход в месяц

Рис. 3. Расходы семьи Чижовых за 1 квартал 2006 г., руб.

Доходы семьи Чижовых за 1 квартал 2006 г.
Наименование доходов	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
Зарплата
Прочие поступления
Сумма дохода в месяц

Рис. 4. Доходы семьи Чижовых за 1 квартал 2006 г.


Наименование доходов	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
Суммарный доход в месяц
Суммарный расход в месяц
Остаток