Форматы представления графической информации в ПК

Существуют два формата представления графической информации:

l растровый;

l векторный.

В растровом формате изображение запоминается в файле в виде мозаичного набора множества точек, соответствующих пикселам отображения этого изображения на экране дисплея. Файл, создаваемый сканером, в памяти компьютера имеет растровый формат (так называемая битовая карта — bitmap). Редактировать этот файл средствами стандартных текстовых и графических редакторов не представляется возможным, ибо они не работают с мозаичным представлением информации.

В векторном формате информация идентифицируется характеристиками шрифтов, кодами символов, абзацев и т. п. Стандартные текстовые процессоры предназначены для работы именно с таким представлением информации.

Фундаментальное отличие векторных форматов от растровых можно показать на таком примере: в векторном формате окружность идентифицируется радиусом, координатами своего центра, толщиной и типом линии; в растровом формате хранятся просто последовательные ряды точек, геометрически формирующих окружность.

Форматы растровой графики

Формат PSD – собственный формат программы Adobe Photoshop, редактира изображений (поддерживает все цветовые модели, слои без ограничений, а каждый слой может содержать до 24 альфа-каналов).

Формат BMP (bitmap) или DIB (device-independent bitmap) — формат хранения графических изображений. Глубина цвета от 1 до 48 бит на пиксель.– предназначен для Windows, позволяет использовать палитры из 2, 16, 256 или 16 миллионов цветов. Существует несколько разновидностей этого формата:

• обычный, с расширением .bmp;

• сжатый, с расширением .rle; сжатие происходит без потерь, но поддерживается
только 4- и 8-битный цвет;

• формат, не зависящий от устройства (Device Independent Bitmap) с расширением .dib.

Формат TGA (Truevision Graphic Adapter) – для видео­ изображений, в максимальной степени приспособлен к телевизионным стандартам, а также для сохранения графики на компьютерах с операционной системой MS DOS, поддерживает 32-битный цвет.

Формат TIFF (Tagged Image File Format) - универсальный формат графических файлов для цифровых изображений, самый широкий диапазон передачи цветов от монохром­ного до 24-битной модели RGB и 32-битной модели CMYK, обладает переносимостью на разные платформы. Формат TIFF поддерживает LZW -уплотнение без потерь информации.

Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group) - самый популярный формат для хранения фотографических изображений, в том числе стандарт для Интернета, обеспечивает сжатие растровых изображений до 100 раз (практически от 5 до 15 раз)[22].

Формат GIF (Graphics Interchange Format) - формат для обмена графической информацией, обеспечивает небольшой размер файлов, применяется в Интернет, уступает по степени сжатия только формату JPEG. Формат ограничен 256 – цветной палитрой, мало пригоден для хранения фотографических изображений.

Формат PNG (Portable Network Graphics) – переносимая сетевая графика, основанный на вариации алгоритма сжатия без потерь качества (в отличие от GIF сжимает растровые изображения и по горизонтали, и по вертикали), поддерживает цветные графические изображения с глубиной цвета до 48 бит, позволяет хранить полную информацию о степени прозрачности в каждой точке изображения в виде так называемого альфа-канала.

Формат Flashpix (FPX) – графический формат, позволяющий сохранять изображения с несколькими разрешениями для презентации на CD–ROM или в Интернете, позволяет работать с высококачественными изображениями без использования значительного количества памяти и дискового пространства. Некоторые цифровые камеры сохраняют снимки в данном формате.

Битовая карта требует очень большого объема памяти для своего хранения. Так, битовая карта с одного листа документа формата А4 (204297 мм) с разрешением 10 точек/мм и без передачи полутонов (штриховое изображение) занимает около 1 Мбайта памяти, она же при воспроизведении 16 оттенков серого — 4 Мбайта, при воспроизведении цветного качественного изображения (стандарт HighColor — 65 536 цветов) — 16 Мбайт.

Для сокращения объема памяти, необходимой для хранения битовых карт, используются различные способы сжатия информации. Наиболее распространенный алгоритм растрового уплотнения, предложенный международным консультационным комитетом по телеграфии и телефонии (International Telegraph and Telephone Consultative Committee) CCITT Group 4 дает коэффициент сжатия информации до 40:1 (в зависимости от содержания файла — графика сжимается существенно лучше текста).

Другие используемые форматы сжатия: CTIFF (CompressedTagged Image File Format) Group 3, семейство MPEG (Multimedia Photographics Experts Group), JPEG (Joint Photographics Experts Group), GIF(Graphics Interchange Format) и другие.

Форматы без сжатия: Uncompressed TIFF (Tagged Image File Format), BMP(BitMaP) и другие.

Сканер используется обычно совместно с программами распознавания образов — OCR(Optical Character Recognition). Система OCRраспознает считанные сканером с документа битовые (мозаичные) контуры символов и кодирует их ASCII-кодами, переводя в удобный для текстовых редакторов формат.

Некоторые системы OCR предварительно нужно обучить — ввести в память сканера шаблоны и прототипы распознаваемых символов и соответствующие им коды. Сложности возникают при различении букв, совпадающих по начертанию в разных алфавитах (например, в латинском (английском) и в русском — кириллица) и разных гарнитур шрифтов. Но большинство систем не требуют обучения: в их памяти уже заранее помещены распознаваемые символы. Так, одна из лучших OCR — FineReader — распознает тексты на десятках языках (в том числе языках программирования Basic, C++ и т. д), использует большое число электронных словарей, при распознавании проверяет орфографию, готовит тексты к публикации в Интернете и т. п.

В последние годы появились интеллектуальные программы распознавания образов типа Omnifont (например, Cunei Form 2000), которые опознают символы не по точкам, а по характерной для каждого из них индивидуальной топологии.

При наличии системы распознавания образов текст записывается в память ПК уже не в виде битовой карты, а в виде кодов, и его можно редактировать обычными текстовыми редакторами.

Файлы в растровом формате разумно хранить только в том случае, если:

l документы и соответствующие им файлы не должны редактироваться в процессе их использования;

l документ должен храниться в виде факсимильных копий оригинала (фотографии, рисунки, документы с резолюциями и т. п.);

l имеются технические возможности для хранения и просмотра большого числа огромных (по 1–20 Мбайт) файлов.

Основные факторы, учитываемые при выборе сканера:

l размер, цветность и форма (листовые, сброшюрованные и т. д.) документов, подлежащих сканированию, должны соответствовать возможностям сканера;

l разрешающая способность сканера должна обеспечивать воспроизведение высококачественных копий документов по их электронным образам;

l производительность сканера должна быть достаточно высокой при приемлемом качестве получаемого изображения;

l должна обеспечиваться минимальная погрешность в размерах получаемого электронного изображения по отношению к оригиналу в случае, если размеры изображения с электронного документа служат основанием для производства расчетов;

l наличие программных средств сжатия растровых файлов при хранении их в памяти компьютера;

l наличие программных средств распознавания образов (OCR) при хранении векторных файлов в памяти компьютера;

l наличие программно-аппаратных средств для улучшения качества изображения в растровых файлах (повышения контрастности и яркости изображения, удаления фонового «шума»);

l качество и тип бумаги носителя в известных пределах не должны сильно влиять на качество получаемого электронного изображения;

l работа на сканере должна быть удобной и простой и исключать ошибки при сканировании при неверной заправке носителя;

l стоимость сканера.

Сканер может подключаться к ПК через параллельные (LPT) или последовательные (USB) интерфейсы. Для работы со сканером ПК должен иметь специальный драйвер, желательно, драйвер, соответствующий стандарту TWAIN. В последнем случае возможна работа с большим числом TWAIN-совместимых сканеров и обработка файлов поддерживающими стандарт TWAIN программами, например, распространенными графическими редакторами CorelDraw, Adobe Photoshop, MaxMate, Picture Publisher, Photo Finish и т. д.

Дигитайзеры

Дигитайзер(digitaizer), илиграфический планшет, — это устройство, главным назначением которого является оцифровка изображений (рис.14.5).

Рис.14.5. Дигитайзер.

Он состоит из двух частей: основания(планшета) и устройства целеуказания (пера или курсора), перемещаемого по поверхности основания. При нажатии на кнопку курсора его положение на поверхности планшета фиксируется и координаты передаются в компьютер.

Дигитайзер может быть использован для ввода рисунка, создаваемого пользователем, в компьютер: пользователь водит пером-курсором по планшету, но изображение появляется не на бумаге, а фиксируется в графическом файле. Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки тоненьких проводников с довольно большим шагом между соседними проводниками (от 3 до 6 мм). Механизм регистрации позволяет получить логический шаг считывания информации, намного меньше шага сетки (до 100 линий на 1 мм).