Технология трехмерного моделирования Лекция 3 САПР

Технология трехмерного моделирования. Лекция № 3. САПР

САПР Забелин Леонид Юрьевич Доцент кафедры САПР, к. т. н. Email: cvc_z@ngs. ru. 8 -953 -764 -1543.

САПР Методы компрессии и сжатия изображений

САПР • Методы сжатия изображений делятся : на архивацию (сжатие) и на компрессию (конвертирование). При компрессии не получается полное восстановление исходного изображения в полном качестве.

САПР RLE (Run - length encoding) • метод сжатия данных - при котором одинаковые последовательности одних и тех же байт заменяются однократным упоминанием повторяющегося байта (или целой цепочки байтов), и числа его повторений в исходных данных. • Строка типа 0100 0100, описывающая некую группу пикселов будет заменена на запись типа 0100 х 8

RLE (Run - length encoding). САПР • Применяется этот тип сжатия когда изображение имеет большие участки одинакового цвета, цифровое представление которых идентично. • Этот тип сжатия применим для монохромных изображений и используется в файлах формата PSD, BMP.

LZW (Lemple-Zif-Welch) САПР • Идея поиск повторяющихся пиксельных узоров и их кодирование. Кодовая таблица создается не перед кодированием, а в процессе кодирования, что делает алгоритм адаптивным. Рассмотрим последовательность "ababaaacaaaad". Пусть каждая буква кодируется в изображении 2 -битной величиной.

САПР LZW (Lemple-Zif-Welch). Начальная кодовая таблица кодирует каждый атомарный объект: a 00, b 01, c 10, d 11. Затем алгоритм переходит к поиску последовательностей. Он может распознать только 1 -буквенные последовательности. Первая 2 -буквенной последовательности не распознается и подлежит кодированию. Т. к. длина кода исчерпана, ее увеличивают на 1: a 000, b 001, c 010, d 011, ab 100. Следующее 2 -буквенное сочетание распознается. Для каждой буквы было 2 -битное описание. На последовательность требуется 2 * 2 = 4 бита.

САПР LZW (Lemple-Zif-Welch). Алгоритм: происходит поиск и замена одинаковых данных. Строки символов заменяются кодированной информацией. Эти коды могут быть абсолютно любой длины, должно лишь соблюдаться одно условие: эти коды должны содержать больше бит, чем содержится в единичном символе.

САПР LZW (Lemple-Zif-Welch). При замене последовательности 3 -битным кодом экономим 1 бит на каждом появлении последовательности. Типичный коэффициент сжатия для метода 3 : 1. Изображения с повторяющимися цветными узорами сжимаются до 10 : 1. Отсканированные фотографии и изображения, не содержащие узоров, сжимаются плохо.

САПР Метод Хаффмана (Huffman) Создан в 1952 г. для текстовых файлов. Основная идея присвоение двоичного кода каждому уникальному элементу, причем длина этих кодов различна. Для наиболее часто повторяющихся элементов используются более короткие коды. Присвоения хранятся в таблице перекодировки, которая загружается в декодирующую программу перед самими кодами. Существуют различные алгоритмы построения кодов. Степень сжатия оценивается как 8 : 1.

САПР Алгоритм сжатия JPEG. (Joint Photographic Experts Group) Алгоритм начинается с разделения информации на цвет и яркость. Анализируются группы пикселов (например, квадраты 9 х9 пикселов) и определяется разница между ними. Фиксируется информация не о пикселах как единицах изображения, а о динамике изменения их цвета и яркости. Для получения этой информации используется специальный математический аппарат. Метод лучше всего работает с изображениями фотографического качества.

САПР Сжатие с потерями приводит к тому, что резкие линии выглядят слегка размытыми, в областях однотонной окраски появляются переливы. Т. к. эти эффекты присутствуют и на реальных фотографиях, указанный эффект не заметен. Размеры сжатого файла могут составлять менее 5% исходного.

САПР Графические • Растровые форматы. TIFF (Tagged Image File Format). Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла. TIF). На сегодняшний день является одним из самых распространенных и надежных, его поддерживают практически все программы. TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы. Предусматривает широкий диапазон цветового охвата – от монохромного черно–белого до модели CMYK.

САПР Растровые Графические форматы. • PSD (Photo. Shop Document). Собственный формат программы Adobe Photoshop , один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Позволяет запоминать параметры слоев, каналов, степени прозрачности, множества масок. Поддерживаются 48–разрядное кодирование цвета, цветоделение и различные цветовые модели. Основной недостаток выражен в том, что отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации приводит к большому объему файлов.

САПР Графические форматы. • JPEG (Joint Photographic Experts Group). Формат предназначен для хранения растровых изображений (расширение имени файла. JPG). Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации, поэтому формат рекомендуют использовать только для электронных публикаций.

САПР Графические форматы. • PCX. Формат появился как формат хранения растровых данных программы PC Paint. Brush фирмы Z–Soft и является одним из наиболее распространенных (расширение имени файла. PCX). Отсутствие возможности хранить цветоделенные изображения, недостаточность цветовых моделей и другие ограничения привели к утрате популярности формата. В настоящее время считается устаревшим.

САПР Графические форматы. • GIF (Graphics Interchange Format). Стандартизирован в 1987 году как средство хранения сжатых изображений с фиксированным (256) количеством цветов (расширение имени файла. GIF). Получил популярность в Интернете благодаря высокой степени сжатия. Последняя версия формата GIF 89 a позволяет выполнять чересстрочную загрузку изображений и создавать рисунки с прозрачным фоном. Ограниченные возможности по количеству цветов обусловливают его применение исключительно в электронных публикациях.

САПР Графические форматы. • PNG (Portable Network Graphics). Сравнительно новый (1995 год) формат хранения изображений для их публикации в Интернете (расширение имени файла. PNG). Поддерживаются три типа изображений – цветные с глубиной 8 или 24 бита и черно– белое с градацией 256 оттенков серого. Сжатие информации происходит практически без потерь, предусмотрены 254 уровня альфа– канала, чересстрочная развертка.

САПР Графические форматы. • WMF (Windows Meta. File). Формат хранения векторных изображений операционной системы Windows (расширение имени файла. WMF). По определению поддерживается всеми приложениями этой системы. Однако отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии, и другие недостатки ограничивают его применение (WMF искажает цвет, не может сохранять ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах).

САПР Графические форматы. EPS (Encapsulated Post. Script). Формат описания векторных и растровых изображений на языке Post. Script фирмы Adobe. Стандарт в области допечатных процессов и полиграфии Язык Post. Script является универсальным, в файле могут одновременно храниться векторная и растровая графика, шрифты, контуры обтравки (маски), параметры калибровки оборудования, цветовые профили.

САПР Графические форматы. PDF (Portable Document Format). Формат описания документов фирмы Adobe. Этот формат предназначен для хранения документа целиком, имеет возможности эффективно представлять изображения. Формат является аппаратно–независимьм. Вывод изображений допустим на любые устройства – от экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций.

САПР Графические форматы. BMP (Windows Device Independent Bitmap). Формат ВМР является родным форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows и, по сути, больше ни на что не пригоден. Способен хранить как индексированный (до 256 цветов), так и RGB– цвет.

САПР Графические форматы. Формат CDR, основной рабочий формат популярного пакета Corel. DRAW, являющимся лидером в классе векторных графических редакторов на платформе РС. В этом формате применяется раздельная компрессия для векторных и растровых изображений, в нем внедрятся шрифты, файлы CDR имеют огромное рабочее поле 45 х45 метров, поддерживается многостраничность.

САПР Графические форматы. Формат CDR, основной рабочий формат популярного пакета Corel. DRAW, являющимся лидером в классе векторных графических редакторов на платформе РС. В этом формате применяется раздельная компрессия для векторных и растровых изображений, в нем внедрятся шрифты, файлы CDR имеют огромное рабочее поле 45 х45 метров, поддерживается многостраничность.

САПР Изменение разрешения растрового файла Файл с разрешением 600 точек на дюйм больше своего аналога разрешением в 300 точек в четыре раза. Понижение разрешения растрового файла - необратимый процесс, и никакя интерполяция потом потерянные пикселы не восстановит.

Ресемплирование (изменение САПР глубины цвета растрового изображения) Некоторые оцифровывающие устройства выдают растровую информацию с глубиной цвета, которая превышает достаточное для печати значение 8 бит на канал. Также большинство фильтров Adobe Photoshop рассчитано на работу с изображениями с глубиной цвета именно 8 бит.

Ресемплирование (изменение САПР глубины цвета растрового изображения) Изображения, которые могут быть составляющими частями файла Post. Script полноцветные (color bitmap), полутоновые черно-белые (grayscale) и для штриховых объектов (bitmap, 1 bit per pixel).

Ресемплирование. САПР Для уменьшения разрешения к изображению применяют алгоритм бикубической интерполяции с понижением разрешения (bicubic downsampling) - это наиболее медленный, но и наиболее качественный алгоритм интерполяции, т. е. получения пиксела на основе цветов окружающих этот пиксел участков.

Конец Лекции! Всего доброго!