Обробка зображень лабораторна 2 Носко Юлія
Мультимедіа – це комплекс апаратних й програмних засобів що дозволяють користувачу працювати в інтерактивному режимі з різнотипними даними, що організовані у вигляді єдиного інформаційного середовища. Поняття, що означає сполучення звукових, текстових і цифрових сигналів, а також нерухомих і рухомих образів. Мультимедіа може бути представлена у вигляді основних складових: текст, аудіо, статичне зображення, анімація, відео, інтерактив. Текст — загалом зв'язана і повністю послідовна сукупність знаків. Аудіо (lat. audio "чую") — загальний термін, що відноситься до звукових технологій. Під терміном аудіо розуміють звук, що записано на звуковому носії. Зображення предмета — відтворення виду, форми і кольору предмета світловими променями, що пройшли оптичну систему з центрованих сферичних поверхонь, які мають одну загальну оптичну вісь. Відео (від лат. video — дивлюся, бачу) — під цим терміном розуміють широкий спектр технологій запису, обробки, передачі, зберігання й відтворення візуального і аудіовізуального матеріалу на моніторах. Анімація — штучне створення ефекту рухомого зображення шляхом швидкої зміни послідовності кадрів. Інтерактивність - здатність взаємодіяти або знаходитися в режимі діалогу з комп’ютером. Категорії мультимедіа: лінійна мультимедіа – без контролю навігації; нелінійна мультимедіа – має інтерактивний контроль; - мультимедіа презентації – можуть переглядатися однією або кількома особами; мультимедіа ігри – можуть бути одно користувацькими або багатокористувацькими. Графіка одна з ключових елементів мультимедійних технологій. Сюди входять вектоpная і pастpова графіка. Графіка часто використовується для того щоб вказати глядачам конкретну інформацію. Вона також використовується як додаток до тексту в спробі допомогти читачам у розумі певних понять і принципів, або для зацікавлення, звернення уваги. Наприклад популярні сайти містять графічний матеріал в достатку щоб привернути увагу читачів.
Використання мультимедіа. Мультимедіа знаходить своє застосування в різних областях, включаючи рекламу, мистецтво, освіту, індустрію розваг, техніку, медицину, математику, бізнес, наукові дослідження і просторово-часові програми. В освіті мультимедіа використовується для створення комп'ютерних навчальних курсів (популярна назва E-learning) і довідників, таких як енциклопедії та збірники. Розробники програмного забезпечення можуть використовувати мультимедіа в комп'ютерних симуляторах чого завгодно: від розваги до навчання.
Проблеми використання мультимедіа.
При навчанні за допомогою мультимедіа мозок повинен одночасно кодувати два різних види інформації: візуальну і звукову. Можна припустити, що ці конкуруючі джерела інформації будуть прагнути придушити або «завантажити» учня. Тим не менш, психологічні дослідження показали, що вербальна інформація насправді краще запам'ятовується, коли супроводжується візуальної картинкою.
Інформація може і повинна бути закодована як візуально, так і вербально (оповідання). Якщо інформація кодується вербально, це знижує когнітивну навантаження на учня, і він може краще справлятися з надходить до нього інформацією. Відтоді
Матеріал потрібно підносити з урахуванням візуалів, якщо це можливо.
Це допоможе:
1. привернути увагу;
2. зрозуміти і засвоїти матеріал, який Ви супроводжуєте.
Принцип надмірності
Згідно з цим принципом: «Студенти навчаються краще за допомогою анімації і оповіді, ніж анімації, розповіді і" тексту з екрану "».
Т.ч. краще нехтувати зайвим матеріалом. Тому що учні не навчаються так само добре, як коли вони одночасно чують і бачать один і той же матеріал під час презентації. Це особливий випадок ефекту розсіяної уваги Sweller (-а) і Чандлера.
Мюллер, Лі і Шарма виявили, що принцип узгодженості не передавався справжньої середовищі навчання. Так, якщо додати близько 50% додаткового стороннього, але цікавого матеріалу, результат відтворення його учнями не відрізнятиметься.
Стандарти мультимедіа.
Для прийняття стандартів, що стосуються мультимедіа-комп'ютерів, компанією Microsoft був сформований Маркетинговий рада з комп'ютерів для мультимедіа (Multimedia PC Marketing Council). Цією організацією було створено кілька МPC-стандартів, емблеми та торгові знаки яких дозволялося використовувати виробникам, продукція яких відповідає вимогам даних стандартів.
Радою було розроблено два перших мультимедіа-стандарту, званих МРС Level I і МРС Level 2. У червні 1995 року, після створення групи Software Publishers Association (SPA), ці стандарти були доповнені третьім- МРС Level 3. Даний стандарт визначає мінімальні вимоги до мультимедіа -Комп'ютер.
Деякі стандарти зображення та відео.
Необроблене зображення та відео в цифровій формі, займають величезну кількість простору, принаймні, у порівнянні з текстом. Зменшення розміру зображення досягається шляхом кодування.
JPEG - стандарт призначений для забезпечення стиснення нерухомих зображень.
В даний час у форматі MPEG-4 офіційно описано в якості стандарту для мультимедійних додатків.
Деякі стандарти мультимадіа
- CCITT/ISO (зараз ITU – T) стандарт мультимедіа включає F.700, G.711, G.721, G.722, G.725, H.221, H.242, H.261, H.320, HyTime, IIF, JBIG, JPEG, MHEG, MPEG, ODA, T.80, X.400, G.723, G.726, G.727, G.728, G.764, G.765, H.200, H.241, H.243, T.120
- Інтернет стандарт включає IP Multicast, MIME, RTP, ST-2, RFC 741, Xv і mvex
- W3C цей стандарт також дуже актуальний.
- Фірмові стандарти Bento, GIF, QuickTime, RIFF, DVI, MIDI.
Растрові графічні формати:
- Стиснення без втрат
BMP — зазвичай використовується без стиснення, хоча можливо використання алгоритму RLE. GIF — підтримує не більше 256 кольорів одночасно. Підтримує анімацію, яка відсутня в чистому PNG. PCX — застарілий формат, що дозволяв добре стискати прості зображення. PNG (Portable Network Graphics). TIFF підтримує великий діапазон зміни глибини кольору, різні колірні простору, різні настройки стиснення (як з втратами, так і без) і ін. RAW зберігає інформацію, безпосередньо одержувану з матриці цифрового фотоапарата або аналогічного пристрою без застосування до неї будь-яких перетворень, зберігає інформацію про налаштування фотокамери.
- Стиснення з втратами
Засноване на відкиданні частини інформації, яка найменш сприймається оком.
JPEG Стиснення засноване на усередненні кольору сусідніх пікселів (інформація про яскравість при цьому не усереднюється) і відкиданні високочастотних складових в просторовому спектрі фрагмента зображення. При детальному розгляді сильно стисненого зображення помітно розмиття меж.
Векторні графічні формати:
SVG - мова розмітки масштабованої векторної графіки, створений Консорціумом Всесвітньої павутини (W3C) і входить до підмножини розширюваної мови розмітки XML, призначений для опису двовимірної векторної і змішаної векторно/растрової графіки у форматі XML . Підтримує як нерухому, так і анімовану інтерактивну графіку. Не підтримує опис тривимірних об'єктів. Це відкритий стандарт, який є рекомендацією консорціуму W3C. В основу SVG лягли мови розмітки VML і PGML. Розробляється з 1999 року. У 2001 році вийшла версія 1.0, в 2011 - версія 1.1, яка залишається актуальною до сьогоднішнього дня. В даний час в активній розробці знаходиться версія 2. SVG включає в себе три типи об'єктів: фігури, зображення і текст. SVG зображення складається з набору геометричних фігур, описаних у форматі XML: лінія, еліпс, багатокутник і т.д. Основною перевагою SVG перед іншими форматами, застосовуваними в Інтернеті, є те, що SVG картинка представляє з себе ніщо інше, як простий текстовий файл. Такий файл можна відкрити і відредагувати будь-яким текстовим редактором, а також серверним скриптом. Також SVG може похвалитися підтримкою анімації. На відміну від растрової графіки, SVG не втрачає в якості при масштабуванні, тому її зручно використовувати для розробки під retina. При використанні SVG скорочується кількість звернень до сервера, відповідно збільшується швидкість завантаження сайту. За допомогою CSS можна міняти параметри графіки на сайті, наприклад тло або прозорість.
AI(Adobe Illustrator)
CDR(Corel Draw )
DXF(AutoCAD)
WMF та ін.
Мішані (комплексні) формати векторних файлів
CDF електронний формат обчислюваних документів. передбачає використання друкованого верстання та технічних позначень системи Mathematica. Також підтримуються компонування документа з розбивкою на сторінки, із структурною деталізацією і режимом слайд-шоу. Стилістичне оформлення документа можна контролювати з використанням СSS.
DjVu технологія стискання зображення з втратами, розроблено для зберігання відсканованих документів. В процесі перекодування в DjVu-формат використовується технологія розділення вихідного зображення на три шари: передній план, фон та чорно-білу маску. До кожного з цих шарів застосовуються власні алгоритми стискання.
EPS формат файліврозроблений компанією Adobe Systems, закодований в машинні коди графічний файл який описано мовою програмуванняPostScript. Використовується переважно для друку. Містить як векторну інформацію так і растрову. Логічним продовженням формату EPS є формат PDF
PDF відкритий формат файлу, створений і підтримуваний компанією Adobe Systems, для представлення двовимірних документів. Кожен PDF файл може містити повну інформацію про 2D документ, таку як: тексти, зображення, векторні зображення, відео, інтерактивні форми та ін.
PICT формат даних комп'ютерів Macintosh для запам'ятовування одно- і багатокольорових ілюстрацій. Застосовується користувачами CD-дисків.
SWF пропрієтарний відео формат для мультимедіа, векторної графіки та ActionScript.
XAML Розширювана мова розмітки додатків (Extensіble Applіcatіon Markup Language, XAML) - це ядро додатка Sіlverlіght. Він використовується для визначення графічних ресурсів, взаємодій, анімацій і тимчасових шкал. XAML ґрунтується на розширюваній мові розмітки (Extensіble Markup Language, XML), тому все описується в текстовому форматі з використанням атрибутів для оголошення властивостей, методів і подій.
Файли XAML - це файли XML, що володіють звичайно розширенням імені файлу XAML.
DJVU
Технологія стискання зображення з втратами, розроблено для зберігання відсканованих документів. В процесі перекодування в DjVu-формат використовується технологія розділення вихідного зображення на три шари: передній план, фон та чорно-білу маску. До кожного з цих шарів застосовуються власні алгоритми стискання.
Для стиснення кольорових зображень в DjVu застосовується спеціальна технологія, яка розділяє початкове зображення на три шари: передній план, задній план и чорно-білу маску. Маска зберігається з розширенням початкового файлу. Розширення заднього плану, в якому залишаються ілюстрації та текстура сторінки, за замовчуванням зменшується для економії місця. Передній план зберігає інформацію про колір маски; його разширення зазвичай знижується ще більше. Потім задній та передній плани стискаються за допомогою вейвлет-перетворення, а маска — алгоритмом JB2.
Особливістю цього алгоритму є те, що він шукає на сторінці символи, що повторюються та зберігає їх тільки один раз.
PDF
Portable Document Format (PDF) – це фіксований електронний формат файлів, який зберігає форматування документа та надає можливість спільно використовувати файли. Він також гарантує, що під час перегляду або друкування файлу буде збережено потрібний формат, а дані у файлі не можна буде легко змінити.
Файл PDF містить всю інформацію, необхідну для формування зображення документа на екрані або на роздрукованому листі, з тим щоб він виглядав однаково на будь-якій комп'ютерній платформі, незалежно від програм, які використовувалися для його створення.
Характеристиками PDF формату є:
СТИСНЕННЯ. PDF підтримує декілька алгоритмів стиснення. Це зменшує PDF файли до мінімального розміру, особливо для передачі в Internet.
УПРАВЛІННЯ ШРИФТОМ. Управління шрифтами в PDF дозволяє зберігати інформацію про шрифти, використовувані в документах.
ЗАХИСТ. Документи можуть бути зашифровані за допомогою різних можливостей доступу для авторів і користувачів документа, щоб модифікувати, переглядати, друкувати його. Документи можуть також мати цифровий підпис для перевірки їх достовірності.
ПРЯМИЙ ДОСТУП. Прямий доступ об'єктів в PDF файлах означає візуалізацію програмного забезпечення, яке може підтримувати такі характеристики як закладки, лінії прокрутки, таблиці інформації, анотації і гіперпосилання.
ІНКРЕМЕНТНА МОДИФІКАЦІЯ. PDF файли можуть бути інкрементно модифіковані, коли зміни додаються до кінця документа. Це означає, що великі документи можуть бути редаговані і збережені дуже швидко, а також гарантується, що оригінальний вміст документа збережений, не залежно від кількості модифікацій.
РОЗШИРЮВАНІСТЬ. Специфікація PDF розроблена з можливістю подальшої розширюваності, щоб могли бути додані нові функції, при цьому попередня версія залишається доступною і програмне забезпечення формує зображення без помилок. До того ж, прикладні завдання можуть зберігати свою власну інформацію усередині PDF файлу.
BMPУ даному форматі можна зберігати тільки одношарові растри. На кожен піксель в різних файлах може приходити різна кількість біт (глибина кольору). Microsoft пропонує бітності 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 48 і 64. В бітності 8 і нижче він вказується індексом з таблиці кольорів (палітри), а при великих: безпосереднім значенням. Колір же в будь-якому випадку можна задати тільки в колірній моделі RGB, але в бітності 16 і 32 можна отримати Grayscale[ru] з глибиною до 16 і 32-ох біт відповідно. Часткова прозорість реалізована альфа-каналом різних бітностей, але при цьому прозорість без градацій можна побічно отримати RLE-кодуванням.
У більшості випадків пікселі зберігаються у вигляді відносно простого двовимірного масиву. Для бітності 4 і 8 доступно RLE-кодування, яке може зменшити їх розмір. Формат BMP так само підтримує вбудовування даних у форматах JPEG і PNG. Але останнє скоріше більше призначене не для компактного зберігання, а для обходу обмежень архітектури GDI, яка не передбачає пряму роботу із зображеннями форматів відмінних від BMP.
В останніх версіях формату BMP так само з'явилися можливості по управлінню кольором. Зокрема, можна вказувати кінцеві точки, виробляти гамма-корекцію і вбудовувати колірні профілі ICC
- Формат файлу зображень растрової графіки, в якому зображення зберігається у вигляді двовимірного масиву пікселів.
- Запам'ятовує одно і багатокольорові (RGB) ілюстрації у формі Pixel.
- BMP-формат використовується в операційній системи Windows та OS/2.
- Дані цього формату включаються в двійкові файли ресурсів RES і в PE-файли.
Формат файлу BMP здатний зберігати 2D цифрові зображення довільної ширини, висоти та роздільної здатності, як монохромні так і кольорові, різної глибини кольору, і, необов'язково, зі стисненням данних, альфа-каналом та керуванням кольору.
BMP-файл складається з чотирьох частин:
- Заголовок файлу (BITMAPFILEHEADER)
- Заголовок зображення (BITMAPINFOHEADER, може бути відсутнім). BITMAPV4HEADER (Win95, NT4.0) BITMAPV5HEADER (Win98/Me, 2000/XP)
- Палітра (може бути відсутнім)
- Саме зображення
GIF
Растровий 8-бітний графічний формат, що використовує до 256 чітких кольорів із 24-бітного діапазону RGB. Зображення у форматі GIF зберігається порядково, підтримується тільки формат з індексованою палітрою кольорів. Формат GIF підтримує анімаційні зображення. Вони являють собою послідовність з кількох статичних кадрів, а також інформацію про те, скільки часу кожен кадр повинен бути показаний на екрані. Анімацію можна зробити циклічною. Прозорість в GIF-анімації може використовуватись для того, щоб не зберігати черговий кадр повністю, а лише зміни наступного кадру відносно попереднього. Недокументованою, але підтримуваною можливістю анімованого GIF є можливість використання більше ніж 256 кольорів. Це досягається завдяки тому, що кожен кадр може містити свою палітру, відмінну від палітри інших кадрів. У GIF-зображеннях використовується стиснення без втрати інформації. Програма підтримки GIF розпізнає фрагменти одного кольору та будує цифровий код для представлення цього кольру. При стисненні використовується простий метод підстаноквки. Якщо фрагмент зображення повторюється декілька разів, наприкла, якщо частина зображення представлена числами 1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, то послідовності 1, 2, 3, 4, 5 ставиться у відповідність код 1. Після цього описаний вище фрагмент представляється послідовністю 1, 1, 1, що дозволяє зекономити пам’ять. Правила кодування містяться в хеш-таблиці, яка приєднується до зображення. З допомогою хеш-таблиці програма декодування може коректно відновити зображення.
- Застосовується для запису та збереження растрових графічних зображень.
- Підтримується у Web вже давно та використовується різноманітними графічними додатками.
- Зображення в GIF-форматі зберігаються в файлах з розширенням .gif.
- Зовнішній вигляд не залежить від браузера та платформи. Кольори індексуються та відтворюються однаково.
Найкращі результати отримуються при роботі з наступними класами GIF-зображень:
- Креслення та малюнки.
- Зображення, які складаються з відносно невеликої кількості ліній.
- Зображення з невеликою кількістю однорідних кольорів.
Недолік GIF в тому, що зображення, представлене в даному форматі, не може містити більше 256 кольорів, або графічних образів. Наприклад, якщо зображення містить 15 віддтінків синього кольору, для їх зберігання потрібні 15 окремих образів, а оскільки число образів не може перевищувати 256, то програма підтримки GIF сама вирішує, яким кольорм можна знехтувати. В результаті може статися так, що число відтінків синього кольору зменьшиться, більше того, не виключено, що усі вони будуть представлені одним кольором.
PNG
- Використовується стиснення без втрати даних, тому при декодуванні вмісту PNG-файла вихідне зображення повністю відтворюється.
- Дозволяє знаходити компромісні рішення, що забезпечують, з одного боку, добру якість графіки, а з іншого, задовільні розміри файлів для зберігання зображень.
- Як правило, ступінь стиснення у PNG-файлах на 10%-13% більше ніж у GIF-файлів.
Дані можуть зберігатися як у реальних кольорах, так і з допомогою палітри, яку надає GIF. При створенні прозорих зображень Ви можете задавати ступінь прозорості. PNG дозволяє регулювати яскравість зображення.
Формат PNG уперше запропонував Томас Боутелл у ряді конференцій Usenet 4 січня 1995 року. Його пропозиція полягала у створенні вільного формату, який би не був гіршим ніж GIF і мав ряд переваг. Одразу через три тижні після публікації було розроблено три версії нового формату. Спочатку він мав назву PBF (Portable Bitmap Format), а нинішню назву отримав 23 січня 1995 року. Вже в грудні того ж року специфікацію PNG версії 0.26 було розглянуто консорціумом W3C, а з виходом 1 жовтня 1996 року версії 1.0 PNG було рекомендовано як повноправний графічний формат, що використовується у комп'ютерних мережах.
JPEG
Формат JPEG був створений для того, щоб позбавитися від обмежень, існуючих в GIF. У розробці формата брали участь спеціалісти з обробки фотозображень; окрім того, розробники ставили за мету добитися високого ступеня стиснення зображень, що налічують мільйони кольорів. JPEG-зображення зберігаються у файлах з розширенням .jpeg.
- Програми підтримки JPEG використовують алгоритм стиснення з втратою інформації; вони виключають з зображення ті дані, котрі вважають неістотними.
- Перед застосуванням алгоритма стиснення зображення поділяється на прямокутні області.
- Працюючи з JPEG-зображеннями, Ви можете вирішувати, якою частиною графічних даних можна знехтувати, але при цьому існує ризик отримати нечітке, розпливчасте зображення з недостатньо проробленими деталями.
- Великі однорідні блоки у складі зображення називаються артефактами. Артефакти з’являються тоді, коли обрана дуже великий ступінь стиснення.
- Найбільша роздільна здатність,яку підтримує формат JPEG/JFIF є 65535×65535.
Існує математичний метод, що називаєтьмя дискретним косинусним перетворенням, який дозволяє конвертувати прямокутні області даних у набір кривих, що складають зображення. В залежності від ступеня стиснення, програма відкидає ті криві, внесок яких у формування зображення невеликий.
Формат JPEG, на відміну від GIF і PNG, не підтримує ні анімацію, ні прозорість. Область застосування формату досить вузька — розповсюдження високоякісної напівтонової графіки в Інтернеті. Формат підтримується практично всіма сучасними графічними програмами та веб-браузерами.
TIFF (Tagged Image File Format) був розроблений фірмою Aldus Corporation для збереження файлів графічних зображень високої роздільної здатності, отриманих за допомогою сканера. Основна перевага TIFF-формату полягає в тому, що він підтримує дуже великий розмір зображення, файли, які містять декілька зображень, і різноманітні методи стискання. Це хороший формат для архівування растрових зображень, але не для публікації в web, тому що отримані файли мають дуже великі розміри, а також тому, що вас можуть «зажопить» за крадіжку файлу, так як Тіфф збурігає структуру документа => якщо вона не ваша, нічого публікувати.
SVGФормат векторної графіки, в якому дані записуються на мові XML. Таким чином, зображення у форматі SVG являє собою XML-документ. Для відображення SVG-даних броузерои необхідний додатковий модуль, тому SVG зараз використовується рідко. SVG надає всі переваги XML:
- Можливість роботи в різних середовищах.
- Інтернаціоналізація (підтримка Юнікоду).
- Широка доступність для різних застосувань.
- Легка модифікація через стандартні API — наприклад, DOM. SVG підтримує стандартизовану W3C об'єктну модель документу DOM, забезпечуючи доступ до будь-якого елементу, що дає широкі можливості з динамічної модифікації елементів, їхніх атрибутів і подій.
- Легке перетворення таблицями стилів XSLT. Як будь-який заснований на XML формат, SVG дає можливість використовувати для його обробки таблиці трансформації (XSLT). Перетворюючи XML-дані в SVG за допомогою простого XSL, можна легко отримати графічне представлення будь-яких даних, наприклад візуалізувати хімічні молекули, описаних на мові CML (Chemical Markup Language).
Файли SVG можна читати і редагувати за допомогою звичайних текстових редакторів. Працювати з SVG без засобів візуального програмування не складніше ніж з HTML. При прогляданні документів SVG, що містять графіку, є доступ до проглядання коду файлу, що проглядається, і можливість збереження всього документу. Крім того, SVG файли зазвичай виходять меншими за розміром, ніж порівняні за якістю зображення у форматах JPEG або GIF, а також добре піддаються стисненню.
SVG є векторним форматом. Існує можливість збільшити будь-яку частину зображення SVG без втрати якості. Додатково, до елементів SVG документу можливо застосовувати фільтри — спеціальні модифікатори для створення ефектів, подібних вживаним при обробці растрових зображень (розмиття, витискування, складні системи трансформації тощо). В тексті SVG-коду фільтри описуються тегами, візуалізацію яких забезпечує засіб перегляду, що не впливає на розмір початкового файлу, забезпечуючи при цьому необхідну ілюстративну виразність.
Анімація реалізована в SVG за допомогою мови SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language), розробленої також консорціумом W3C. Підтримуються скриптові мови на основі специфікації ECMAScript. SVG-елементами можна керувати за допомогою JavaScript. Застосування скриптів і анімації в SVG дозволяє створювати динамічну і інтерактивну графіку. У SVG забезпечується подієва модель, відстежуються події (завантаження сторінки, зміна її параметрів, події миші, клавіатури тощо). Анімація може запускатися по певній події (наприклад «onmouseover» або «onclick»), що додає графіці інтерактивність. У кожного елементу є свої власні події, до яких можна прив'язувати окремі скрипти.
