Файл: Контрольная работа 1 Вариант 15 Томск 2022 Содержание Введение 3 1 Выполнение начального этапа исследования 4.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет дистанционного обучения (ФДО)

Контрольная работа №1

Вариант №15

Томск 2022

Содержание

Введение

Целью данной работы является получение и развитие навыков в начальном планировании научного исследования, проведение обзора состояния в области программной инженерии в рамках темы исследования на основе информационных источников и представление его в виде реферата.

В рамках работы необходимо определить объект и предмет исследования по теме исследования, сформулировать тему, обосновать актуальность, сформировать план исследования, провести обзор состояния в области программной инженерии в рамках темы исследования.

Темой данного исследования является «Растровая графика, особенности форматов представления».

Задачи работы в рамках темы исследования:

1. 
   Дать определение понятию «Растровая графика», определить актуальность на сегодняшний день.
   
2. 
   Определить основные характеристики, достоинства и недостатки растровой графики.
   
3. 
   Описать форматы растровых изображений и их особенности.
   
4. 
   Сформировать выводы по теме.
   

1 Выполнение начального этапа исследования

Темой данного исследования является «Растровая графика, особенности форматов представления».

Объектом исследования является растровая графика.

Предмет исследования – особенности форматов представления в растровой графике.

План начального этапа исследования

---

темы: «Растровая графика, особенности форматов представления»:

1. 
   Дать определение понятию «Растровая графика», определить актуальность на сегодняшний день.
   
2. 
   Определить основные характеристики, достоинства и недостатки растровой графики.
   
3. 
   Описать форматы растровых изображений и их особенности.
   
4. 
   Сформировать выводы по теме.
   

На сегодняшний день известно, что в зависимости от способа формирования изображения на экране монитора пользователя, компьютерную графику принято классифицировать на несколько типов: растровую, векторную, фрактальную, трехмерную.

Растровая графика представляет из себя изображения, строящиеся из пикселей разного цвета, которые расположены в определенной последовательности на сетке.

Данный вид графики используется повсеместно, является главным. Растровая графика широко используется в сфере дизайна и графики или в аналогичных областях.

Таким образом, растровая графика – это изображение/я, которые построены из пикселей (точек) разного цвета, или по-другому, точек, расположенных в определенной последовательности в виде сетки или сот.¹ На практике примерно это выглядит так: есть определенная сетка, на которой расположено множество точек самых разных цветов, при удалении определенной точки от нее будет складываться целая картинка. Размер пикселов очень мал, поэтому человеческий глаз воспринимает изображение целиком, не разделяя на пиксели.

На практике к растровой графике также относят и видео, которое представляет из себя множество растровых картинок, идущие в определенной последовательности. Таким образом, все, что на сегодняшний день видит любой пользователь персонального компьютера на мониторе (экране), представляется в виде растровой графики, даже векторная графика сегодня трансформируется именно в растровую графику, потому что на современных мониторах устанавливается графическая матрица, выводящая картинку именно по пикселям.

Также можно дать и такое определение растрового изображения, как растровое изображение – это набор пикселей, которые представлены в виде сетки пикселей разных цветов, формирующих общую картинку.

Основные характеристики растровой графики:

• 
  Разрешение изображения – количество пикселей по вертикали и горизонтали.² Чем выше разрешение, тем качественнее и более детализированной будет картинка. Данная характеристика относится и к видео, и к фото, и к играм. Разрешение – количество точек на единицу измерения: dpi (dots per inch) – количество точек на дюйм; ppi (points/pixels per inch) – пикселов на дюйм. Пиксел — точка растра экранного изображения. Все изображения делятся на точки. Пиксел – это точка наименьшего размера. Дальше на практике изображение уже делить нельзя. Кроме того, пиксел – это точка одного цвета, невозможно покрасить половину пиксела в один цвет, а другую в другой.
  
• 
  Глубина цвета – количество используемых цветов. Может быть: 4 бита (16 цветов), 8 бит (256 цветов), 24 бита (16 млн. цветов) и так далее.
  
• 
  Цветовая модель/пространство: RGB, CMYK, YIQ, HSB, HLS и так далее (рисунок 1.1).
  

---

Рисунок 1.1 – Цветовая модель/пространство растровой графики
Растровые изображения создаются любым фотоаппаратом, камерой, когда человек делает скриншот или просто на компьютере в редакторе.

Достоинствами растровой графики являются:

1. 
   Растровая графика предоставляет возможность создавать любые изображения, не обращая внимание на сложность их исполнения в отличие от векторной графики, которая неспособна хорошо передать переход цветов от одного к другому.³
   
2. 
   Широкий спектр применения – растровая графика на сегодняшний день нашла широкое применение в различных областях, от мелких изображений (иконок) до крупных (плакатов).
   
3. 
   Очень высокая скорость обработки изображений различной сложности, при условии, что нет необходимости в их масштабировании.
   
4. 
   Представление растровой графики является естественным для большинства устройств и техники ввода-вывода графики.
   

Недостатками растровой графики являются:

1. 
   Большой размер файлов с простыми растровыми изображениями.
   
2. 
   Невозможно произвести увеличение изображения в масштабе без потери качества.
   
3. 
   Вывод изображения при печати на плоттер является затруднительным.
   
4. 
   При хорошем качестве изображения требуется значительный объем дискового пространства для хранения файлов.
   
5. 
   Сложность преобразования растрового изображения в векторное.
   

Исходя из вышеуказанных недостатков хранить простые рисунки на практике рекомендуют не в сжатой растровой графике, а использовать векторную.

На сегодняшний день многие люди думают, что векторная графика намного лучше, потому что изображение в векторной графике занимает меньше места, но это на самом деле не так, это действует только на несложные изображения, где используется мало деталей. Правильно сохраненное растровое изображение тоже занимает немного места. Есть множество различных форматов картинок, которые хорошо сжимают исходное изображение без сильной потери качества.

2 Обзор состояния предметной области программной инженерии

Произведем обзор состояния предметной области программной инженерии в рамках темы исследования «Растровая графика, особенности форматов представления».

Формат файла – способ сохранения электронных частей, из которых состоит компьютерный файл.

---

⁴ Разные форматы организуют сохранение файлов по-разному. Рассмотрим наиболее распространенные форматы растровой графики и их особенности на сегодняшний день.

Формат BMP (Bit Map – битовая карта). В этом формате первоначально использовалось простейшее кодирование: по пикселам (самое неэкономное), которые обходились последовательно по строкам, начиная с нижнего левого угла графического изображения. Файлы этого формата входили в первые версии Windows. В этом формате использовалось только 256 цветов, то есть пиксел представляется только одним байтом. В дальнейшем формат стал использоваться и для сохранения полноцветных изображений. Формат BMP – один из самых стандартных форматов растровой графики.

Таким образом, BMP – формат операционной системы Windows, изображения данного формата хранятся обычно вообще без сжатия, поэтому используется редко, потому что передавать огромные файлы по интернету на сегодняшний день не имеет смысла и на жестком диске они занимают много места.

Формат TIFF (Taged Image File Format) – стандартный формат в топографической графике и издательских системах.⁵ Файлы в формате TIFF обеспечивают лучшее качество печати. Из-за большого размера данный формат не применяется при создании Web-сайтов и публикации в Интернет. Формат TIFF относится к числу наиболее универсальных и распространенных форматов растровой графики. Он создавался в качестве межплатформенного универсального формата для цветных изображений. Работа с ним поддерживается почти всеми программами для работы с точечной графикой. Может хранить графику в монохромном виде, в RGB и CMYK цветовых представлениях.

Формат включает в себя внутреннюю компрессию. Он имеет открытую архитектуру: предусмотрена возможность объявления в заголовке сведений о типе изображения, то есть его версии, которые могут быть использованы в дальнейшем для представления новых разработок. В формате сохраняется и сопроводительная информация передаваемых изображений (подписи и прочее). Изображения в формате TIFF хранятся в файлах с расширением .tif.

Таким образом, формат TIFF часто используется для печати. Изображения данного формата имеют отличное качество, сохраняют исходные цвета в любом цветовом пространстве.

Формат GIF (Graphic Interchamge Format) – формат обмена графическими данными, который служит для записи и хранения растровых графических изображений. Этот формат отличается от других форматов растровой графики тем, что он долгое время поддерживается в Интернете. Использует индексированные цвета (ограниченный набор цветов). Это один из самых распространенных форматов картинок, распространяемых в Интернет и применяемых при создании Web-сайтов. Изображения в GIF формате хранятся в файлах с расширением .gif. К преимуществам GIF изображения относится то, что вид изображения не зависит от браузера и платформы. Лучше всего отображаются рисунки, чертежи и изображения с небольшим количеством однородных цветов, прозрачные изображения и анимационные последовательности (эта очень известная особенность данного формата графики). В GIF изображениях используется сжатие без потери информации.

---

⁶

Формат JPEG (Joint Photographic Expert Group) – предназначен для хранения изображений со сжатием. Применяющийся в нем метод сжатия изображений разработан группой экспертов в области фотографии, поэтому расшифровка аббревиатуры JPEG – это объединенная группа экспертов по обработке фотоснимков. JPEG – один из самых мощных алгоритмов сжатия изображения. Практически он является стандартом де-факто для хранения полноцветных изображений. Формат JPEG был создан для того, чтобы избавиться от ограничений, которые налагались на изображения, созданные в GIF формате. Алгоритм оперирует областями 8?8, на которых яркость и цвет меняется сравнительно плавно. Сжатие в JPEG осуществляется за счет плавного изменения цветов в изображении. Обеспечивается высокий коэффициент сжатия, значение которого достигает 100 и зависит от допустимого уровня потерь изобразительной информации. Формат широко используется в документах HTML и для передачи данных по сети. Сохраняет параметры графики в цветовом представлении RGB (как правило). Изображения в JPEG формате хранятся в файлах с расширением .jpg.

Программы, работающие с JPEG, используют алгоритмы сжатия с потерей информации, они исключают из изображения те данные, которые считаются несущественными. Перед применением алгоритма сжатия изображения делится на прямоугольные области. При сжатии есть риск получить нечеткое, размытое изображение с искажением деталей.

Формат JPEG 2000 (jp2) – формат был разработан для замены JPEG. При сохранении изображения с одинаковым уровнем сжатия изображения, сохраненные в формате JPEG 2000, получаются более четкими и занимают меньше места на диске. К тому же, в этом формате решена проблема с появлением дефектов JPEG, которые появлялись при сохранении с большим коэффициентом сжатия (решетка из блоков 8?8 пикселей). Поддержка формата реализована не во всех браузерах, что сильно мешает распространению этого формата.

Формат PNG (portable network graphics) – формат хранения растровой графики, использующий сжатие без потерь.⁷ PNG – это свободный формат (в отличии от GIF), поэтому получил широкое распространение. Это очень мощный и широко применяемый формат в Интернете и других областях компьютерной графики.

Формат WMF (Windows Metafile Format) – используется для обмена графическими данными между приложениями ОС Microsoft Windows. В WMF файлах могут хранится как векторные, так и растровые изображения. Изображения в WMF формате хранятся в файлах с расширением .wmf.

Формат PSD (PhotoShop Document) – внутренний формат для пакета Adobe Photoshop. Позволяет сохранять слои в изображении и поддерживает все типы графики. Изображения в PSD формате хранятся в файлах с расширением .psd.

---