Организация данных в виде плоскостей

R G B

(00 01 02)

(03 04 05)

Пользуются когда данные изобр. разделены на 2 или более цветовые плоскости.

При такой организации растровое изображение представляется несколькими блоками непрерывных растровых данных, причем каждый блок содержит одну из цветовых составляющих растровых данных.

Оригинал восстанавливается посредством сведения цветовых составляющих.

В каждом блоке объединены все строки расположенные последовательно, но для восстановления всего изображения требуется более одного блока.

Блоки могут быть сохранены в файл последовательно или раздельно.

 

Преимущества и недостатки растровых файлов.

Преимущ-ва:1).удобны для хранения сложных фотореалистических изображений 2).пиксельные данные могут изменяться индивид-но или большими группами с пом палитры. 3).растр файлы легко преобраз на передачу на точечное устр-во вывода.

Недостатки:1).они им очень больш размер,особенно,если изображ многоцветно. Применение различных схем сжатия уменьшает размер,но необход-ть распаковки перед использ-ем,замедляет процесс чтения и визуализ-ии изображ-я. 2).растр форматы плохо поддаются масштабир-ию.3) отсутствует внутренняя структура соответствующая структуре изображаемых объектов.

 

Сетчатая (каркасная) модель.

Сетчатая модель – 3-хмерная модель. Используется тогда, когда меняется ракурс изображения сцены или взаимное расположение объектов изображения.

Сетчатая модель представляется в памяти ПК не изображение, а 3-хмерные геометрические объекты, при проецировании которых на ту или иную плоскость изображение получается автоматически. В этой модели объекты представлены в виде пустотелых, не имеющих физической толщины оболочек, составленных из многозначных плоских граней (параллелограмм, шар, пирамида – надо эти три фигуры нарисовать). Физическим аналогом является каркас фигуры, отсюда второе название «каркасная», либо – «полигональная». Основными структурными единицами сетчатой модели является вершина, ребра, грани и полигоны.

 

 

Продолжение вопроса 36.

При перекрестном кодир. выигрывается несколько байтов при сжатие данных, но усложняется процесс декодирования и нарушается осн. принцип организации растрового изображения в виде строк развертки.

Поэтому прог-а кодировщик помещает в закодир. данные маркер конца строки развертки(EOL).

Этот маркер представляет собой уникальный пакет точно опр-ый в сертификации RLE используемый в конкретном формате.

Др. способом опр-ия начальной точки любой строки развертки, создание таблиц строк развертки, которые содержат по одному элементу в каждой строке.

Инф-ия о том какой из способов кодир. применяется, помещается в заголовок вместе со всей служебной инф-ией.

 

Пакет вертикального повторения для RLE схем.

Для повышения эффективности сжатия некоторые RLE схемы используют пакеты повторения строк развертки или так называемые пакеты вертикального повторения.

Этот пакет не хранит реальных данных изобр., он просто указывает на необходимость повторить предыдущую строку.

1280 пикселей (1 байт/пиксель).

(1280 пикселей в 100 строках развертки).

Получаем:

Существуют различные варианты пакетов вертикального повторения, если п.в.п. занимает всего 1 байт, обычно его значение = 0, то после кодир. строки развертки записывается столько пакетов сколько нужно повторить эту строку развертки.

Если п.в.п. состоит из 2-х байтов, то 1-ый байт содержит значение «0» указывая то что это пакет вертикального повторения, а 2-ой байт содержит счетчик пакета в значении кол-ва повторяющихся строк «-1».

 

Сжатие методом LZW

Это метод сжатия без потерь,примен в разл форматах файла изобр. Включен в стандарт сжатия модемов и исп. в языке Post Script.

В 1977 был разработан и был назван LZ-77. Использ алгоритм для сжатия текстов,стал основой таких програм как PKZIP,PKUNZIP,ARJ. В1978 алгоритм был модифицир и стал применяться для сжатия двоичных данных. В 1984 был модиф компрессор и алгоритм получил наз-е LZW. Алгоритм LZW позволяет работать с любым типом данных, обеспечивает быстрое сжатие и распаковку. Этот алгоритм основан на поиске шаблонов в изображении и сохранении их. Программа считывает значения пикселей и строит таблицы кодов, которые представляют повторяющиеся пиксельные узоры, найденные этой программой. Степень сжатия достигается 3:1 или 4:1. Хорошо сжимаются насыщенные узорами изображения, содержащие большие блоки однотонной окраски или повторяющиеся одинаковые значения цветовых элементов. Этот алгоритм, как и RLE, не является форматом – он лишь включен в различные другие форматы файлов. LZW является полуадаптивным, т.к. строит словарь данных из входного потока, образцы данных идентифицируются в потоке данных и сопоставляются с записями из словаря. Если данные не представлены в словаре, то создается кодовая фраза, которая записывается как в словарь, так и в выходной поток сжатых данных. Если эта подстрока встречается повторно во входном потоке, то кодовая фраза соответствующая ей читается из словаря и записывается в выходной поток. Т.к. фразы имеют меньший физический размер, чем исходные данные, то LZW считается сжатием. Декомпрессор работает в порядке, обратном кодированию. Преимущество LZW в том, что для него необязательно сохранять словарь для последующего декодирования. При сжатии текстовых файлов LZW инициализирует первые 256 записей символами ASCII как фразами, а затем ищет их повторения.

 

Словарь при LWZ

Алгоритм LZW относится к методу адаптивного кодирования. Этот алгоритм из данных входного потока строит словарь. Образцы данных, поступающих для кодирования идентифицируются и сопоставляются с записями словаря. Если подстрока не представлена в словаре, то создается и записывается в словарь кодовая фраза. Затем эта фраза записывается в выходной поток сжатых данных.

Для LZW необязательно сохранять словарь для последующего декодирования входных потоков данных. Декодирование данных осуществляется в порядке, обратном кодированию. Декомпрессор читает из потока закодированных данных код. Если его еще нет в словаре, добавляет его туда. Затем этот код переводится в строку и записывается в выходной поток несжатых данных.

При сжатии текстовых файлов LZW инициализирует первые 256 записей словаря 8-ибитовых символов ASCII. Эти фразы представляют все возможные значения, которые могут встретиться в потоке данных. Из этих же данных строятся все подстроки.

Т.к. LZW кодировщик и декодер начинают с инициализации словаря, то декодеру не нужен оригинальный словарь, он строит словарь-дубликат в процессе кодирования.

 

Фрактальная графика

Фрактал – это объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур.

Фрактальными свойствами обладают многие природные объекты, такие как снежинка, кристаллы, растения.

Таким образом можно получить объекты любого уровня сложности по простому алгоритму, и вся информация, необходимая для восприятия этого рисунка будет занимать 10-ки байт.

Сейчас исследование фракталов развивается по 2-м направлениям:

Фрактал – наилучшее направление живой природы

Фрактал как способ сжатия информации

Фрактальная геометрия появилась в конце 70-х годов.

Слово фрактал образовано от латинского fractus – состоящий из фрагментов. Термин фрактал предложил Бенуа Мандельброт. По его определению фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому.

В 1977г. Мандельброт издал книгу «Фрактальная геометрия в природе». Это и считается началом фрактальной графики и геометрии. В любом фрактале найдется такая часть, которая содержит информацию о всем фрактале.

Построение геометрического фрактала

Фракталы в 2-хмерном случае получают с помощью некоторой ломанной. В 3-хмерном случае некоторой поверхностью, называемой генератором.

За один шаг алгоритма каждый из отрезков, составляющих ломанную, заменяется на ломанную- генератор в соответствующем масштабе. В результате такой замены получается следующее поколение элементов.

Для снежинки Кох в 1-ом поколении каждый отрезок заменяется на 4 звена каждое по 1/3 отрезка.

Для получения следующего поколения каждое звено нового элемента заменяется на уменьшенный образующий элемент, так называемый ломанной-генератор.

Кривая n-го поколения при любом конечном n называется предфракталом. При n → ∞ получится фрактал.

Построение графического фрактала

Выбирается точка на комплексной плоскости.

Действуем на нее отображением х → х² + с, в результате чего точка перемещается на плоскость. На полученную точку повторно действуем отображением.

Если в результате точка убегает на бесконечность, красим ее в один цвет, если прыгает вокруг исходного положения, то красим ее в черный цвет. Эти действия повторяем для всех точек плоскости. Таким образом получаем 2-хцветный фрактал – он называется множеством Жулиа. Форма множества Жулиа меняется в зависимости от коэффициента с.

Многоцветный фрактал получают таким образом. Точки не убегающие на бесконечность красят в один цвет, убегающие за одну итерацию – во второй цвет и т.д.