Информационные модели изображений. Лекция №3

1.

Информационные модели
изображений
Кафедра ИГ, КГ
и автоматизированного
проектирования ННГАСУ

2.

Информационная модель объекта
или явления –
совокупность структурированных данных,
отражающих сущность моделируемого
объекта или явления,
и операций,
с помощью которых пользователь может
изучать модель и вносить в нее
изменения.

3.

Способ записи информации с помощью
последовательности байт называют
форматом файла.
Графический формат - это способ
записи графической информации

4.

Способ
представления изображения
оказывает влияние на:
возможности его редактирования;
возможности печати;
на объем занимаемой памяти.

5.

Информационные
модели изображений
Растровая
(пиксельная, точечная)
Векторная
(объектная)

6.

Растровый формат,
характеризуется тем,
что все изображение по
вертикали и
горизонтали
разбивается на
достаточно мелкие
элементы изображения,
или пикселы
(от английского pixel picture element).

7.

Пиксел – наименьший
элемент растрового
изображения
Дескриптор – описание одного
элемента изображения

8.

Растровая модель – это
последовательность описаний всех
пикселов изображения – или
последовательность дескрипторов.
Содержание дескриптора и его размеры
зависят от способа представления
информации о цвете.

9.

Эффект смыкания
Границы проявления: 0,7 – 1,5 сек. углового расстояния между предметами

10.

Эффект смыкания в действии

11.

Чем меньше элементы, на которые
разбивается
изображение,
тем
больше разрешение (resolution)
изображения.
Размер (size) изображения,
хранящегося в файле, задается в виде
числа пикселов по горизонтали (width)
и вертикали (height).

12.

Разрешение

13.

Важной является информация о количестве
цветов, закодированных в файле
если для кодировки отвести лишь один бит, то каждый пиксел
может быть либо белым (значение 1), либо черным (значение
0). Такое изображение называют монохромным monochrome)
если для кодировки отвести четыре бита, то можно
закодировать16 различных цветов.
если отвести 8 бит - то такой рисунок может содержать 256
различных цветов
если 16 бит – 216=65 536 различных цветов (так называемый
High Color)
если отвести 24 бита, то рисунок может содержать 16 777 216
различных цветов и оттенков. В последнем случае кодировка
называется 24-bit True Color

14.

Достоинства растровой модели:
Пикс. модель существующих изображений или сцен
легко построить автоматически путем сканирования
или цифровой фотосъемки;
ПМИ можно редактировать на любом уровне
глобальности – от одновременного изменения
характеристик всех его пикселов до воздействия на
любой отдельно взятый пиксел;
Процедура преобразования ПМИ в изображение при
выводе на экран или печать очень проста.

15.

Недостатки растровой модели:
Жестко фиксированное количество пикселов в растре (при
увеличении размеров изображения исчезает эффект смыкания)
При уменьшении размеров пикс. изображения часть
информации теряется из-за невозможности воспроизведения
слишком мелких пикселов;
Появление муара (явление интерференции) при сканировании
ранее созданного растрового изображения;
Отсутствие внутренней структуры изображения;
Основным недостатком растровой графики является большой
объем памяти, требуемый для хранения изображения.

16.

Пример изображения, созданного с использованием
растровой графики:

17.

Векторная модель изображения
В отличие от растровой графики в векторной графике
изображение строится с помощью математических описаний
объектов, более крупных и семантически нагруженных, чем
пикселы.

18.

Дескрипторы объектов, составляющих
векторную модель, неодинаковы – их
структура и размеры зависят от типа
объекта, которому дескриптор
соответствует, и значений его
атрибутов.

19.

Достоинства векторной модели:
Для размещения ВМИ в памяти компьютера и в файле не
требуется много места, поскольку хранятся сведения только о
типах и значениях аргументов объектов.
ВМИ может быть структурирована с произвольной степенью
детализации. Это позволяет очень быстро ориентироваться в
изображении.
Векторные изображения легко масштабируются, без потери
качества изображения.
В ВМИ текст представляется отдельной категорией объектов.

20.

Недостатки векторной модели:
Включение в состав ВМИ множества типов объектов затрудняет
изучение её устройства – на освоение приемов работы с
программой векторной комп. графики требуется больше
времени.
Построение ВМИ представляет собой задачу, плохо
поддающуюся автоматизации.
ВМИ не дает пользователю инструментов, соответствующих
традиционной технике живописи. Векторные изображения
выглядят резко, «мультяшно». Для создания реалистичных
изображений требуются большие навыки работы и огромное
количество объектов, составляющих модель.

21.

Обобщенная сетчатая модель
СМ предназначена для представления
в памяти компьютера не изображения, а
трехмерных геометрических объектов,
при проецировании которых на ту или
иную картинную плоскость
это изображение можно получить
автоматически.

22.

23.

Достоинства сетчатой модели:
СМ соответствует не изображению, а форме объектов и несет в
себе больше информации о них, чем любая модель двумерной
графики.
СМ дает возможность автоматически решать задачи
построения иллюзии перспективы, теней и бликов при
различном освещении.
СМ дает возможность с минимальными затратами труда
строить изображение смоделированной сцены в любом
ракурсе.
СМ удобна для анимации.
СМ, будучи по своей природе векторной, сохраняет многие
достоинства ВМИ.

24.

Недостатки сетчатой модели:
Художественные возможности менее широки, чем у
ПМИ и ВМИ.
При построении сложных моделей число граней
стремительно растет.
Работа с СМ предъявляет повышенные требования к
пользователю программ.

25.

Ортографические проекции

26.

Аксонометрическая проекция

27.

Перспективная проекция

28.

Цветные линии

29.

Определение видимых
линий

30.

Определение видимых поверхностей
(рассеянный “ambient” свет)

31.

Закраска индивидуальных полигонов
(плоская “flat” закраска)

32.

Закраска Гуро (Gouraud)
(диффузное отражение)

33.

Закраска Гуро (Gouraud)
(зеркальное “specular” отражение)

34.

Закраска Фонга (Phong)
(зеркальное отражение)

35.

Криволинейные поверхности
(зеркальное отражение)

36.

Текстуры и тени
(отражение в зеркале)