گرافیک و نمایش داده های تصویری

1. گرافیک و نمایش داده های تصویری دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

2. انواع تصاویر • تصاویر رستر (Raster) • بر مبنای ذخیره کردن اطلاعات رنگ نقاط تشکیل دهنده تصویر • تصاویر برداری(Vector) • حجم کم • با بزرگنمایی کیفیت کم نمی‌شود(فونتها، clipArt در Word) • معایب: نیازمند رندر شدن دارد. چون ساختار مانیتورها بر اساس تصاویر رستر است و برای نمایش باید تبدیل انجام شود ادامه بحث در مورد تصاویر رستر می باشد دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

3. ساختار مانیتورهای CRT دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

4. کارت گرافیکی • ایجاد ولتاژهای صفحات افقی و عمودی • خواندن مقادیر R,G,B از فریم بافر و تبدیل آنها به آنالوگ و ارسال آنها به مانیتور • کارت گرافیکی در دو مود کار می کند: • مود متنی • مود گرافیکی دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

5. مود متنی کارت گرافیک • در مود متنی مانیتور فقط قادر به نمایش کاراکترهای اسکی است • معمولا مانیتور در مود متنی شامل 25 سطر و 80 ستون است • به ازای هر کاراکتر، در فریم بافر دو بایت ذخیره می شود • کارت گرافیک فرمت پیکسلی کاراکترها را از حافظه ROM خود استخراج و برای مانیتور ارسال می کند دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

6. مود متنی کارت گرافیک • Light : رنگ روشن برای کاراکتر ( 0 : روشن 1 : تیره ) • چشمک زن : ( 0 : چشمک زن 1 : ثابت ) • برای یک مانیتور 80 * 25 حافظه مورد نیاز در کارت گرافیک برابر است با : • KB 4 = byte 4000 = 2 * 80 * 25 دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

7. مود متنی کارت گرافیک دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

8. مود متنی کارت گرافیک • نوشتن در فریم بافر با استفاده از برنامه Debug • بعد از وارد کردن هر عدد باید کلید space فشرده شود • نمایش کاراکترهای A,B,C با رنگهای مختلف در گوشه چپ و بالای مانیتو C:\> debug -e b800:0 B800:0000 4D.41 07.32 69.42 07.f0 63.42 07.c0 72.43 07.c1 -q دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

9. مود گرافیکی کارت گرافیک • ذخیره مشخصات هر پیکسل در فریم بافر • روشهای متعددی وجود دارد: • تک بیت • سطوح خاکستری • 256 رنگ • 24 بیتی • جدول رنگها دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

10. روش تک بیت • هر پیکسل با یک بیت کد شود • اصطلاحا تصویر باینری گفته می شود تصویر مونوکروم 1 بیتی از تصویر Lena )این یک تصویر استاندارد است که برای نمایش و شرح بسیاری از الگوریتم ها استفاده می شود( دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

11. روش8 بیتی سطح خاکستری (Gray-Scale) • به ازای هر پیکسل یک بایت ذخیره می شود • عدد بین صفر تا 255 نمایش دهنده شدت روشنایی می باشد • 256 سطح خاکستری مختلف تصویر سطح خاکستری از Lena دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

12. روش8 بیتی سطح خاکستری (Gray-Scale) • Bitmap : آرایه دو بعدی از ارزش پیکسل ها که داده های تصویری/ گرافیکی را نمایش می دهد. • وضوح تصویر (Resolution): به تعداد پیکسل ها در یک تصویر دیجیتالی اطلاق می شود. (وضوح بالاتر همیشه بازدهی کیفیت بالاتری دارد.) • یک وضوح تصویر مناسب برای تصویر می تواند 1200 * 1600 باشد، در حالیکه وضوح پایین تر می تواند 480 * 640 باشد. دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

13. هر پیکسل معمولاً به صورت یک بایت ذخیره می شود، بنابراین یک تصویر 480*640 سطح خاکستری به 300 کیلوبایت فضا برای ذخیره شدن نیاز دارد. (307200=480*640) • فریم بافر : سخت افزاری که برای ذخیره Bitmap استفاده می شود . دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

14. روش8 بیتی سطح خاکستری (Gray-Scale) • هر تصویر 8 بیتی می تواند بصورت مجموعه ای از صفحات بیتی (Bit-Plane) 1بیتی باشد بطوری که هر صفحه شامل یک بیت برای نمایش باشد. شدت نور هر صفحه نسبت به قبلی دو برابر است دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

15. تکنیک Dithering • تکنیکی برای ایجاد رنگهای جدید با استفاده از مجموعه ای محدود از رنگها • از کنارهم قرار دادن ترکیب خاصی از پیکسلها و خاصیت فیلترینگ چشم می توان رنگهای جدید ایجاد نمود تصویر 16رنگ تصویر اصلی :256 رنگ تصویر16رنگ و بهبود داده شده با تکنیک Dithering دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

16. تکنیک Dithering برای چاپ • برای چاپ تصاویر سطوح خاکستری، از روش Dithering استفاده می‌شود • مساله: چگونه سطوح مختلف خاکستری را در چاپ ایجاد کنیم، در حالی که پرینتر فقط دو سطح روشنایی دارد • یک ماتریس مربعی n*n را جایگزین هر پیکسل می کنیم. هرچه تعداد یک ها در این ماتریس بیشتر باشد رنگ پیکسل تیره تر به نظر می رسد. • با یک ماتریس مربعی n*n می توان n2+1 سطح خاکستری ایجاد کرد. • ماتریس n2 درایه دارد. بنابراین این تعداد یک ها در این ماتریس می تواند بین صفر تا n2 باشد که شامل n2+1 حالت مختلف می شود. دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

17. تصاویر رنگی • روش اول: 256 رنگ، به ازای هر پیکسل یک بایت که رنگها از قبل مشخص هستند • روش دوم: 24 بیت به ازای هر پیکسل(R,G,B هر کدام یک بایت) • پشتیبانی از تقریبا 16 میلیون رنگ مختلف • حافظه مورد نیاز زیاد • روش سوم: استفاده از جدول رنگ • به جای ذخیره شدت روشنایی RGB به ازای هر پیکسل، یک ایندکس ذخیره می شود. • ایندکس به جدولی اشاره می‌کند که حاوی مقادیر R,G,B می‌باشد دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

18. استفاده از جدول رنگ LUT برای تصویر 8 بیت رنگ دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

19. روشهای ساخت جدول رنگ • روش ثابت • در این روش جدول رنگ ثابت برای همه تصاویر استفاده می شود • 3 بیت برای قرمز، 3بیت برای سبز و 2 بیت برای آبی • حساسیت چشم به رنگ آبی کمتر است • با انتخاب 3 بیت برای قرمز، مجموعه 256 رنگ قرمز به 32 مجموعه کوچکتر تقسیم شده است، رنگ وسط هر مجموعه را به عنوان نماینده در جدول رنگ قرار می دهیم • روشهای وفقی • یک تصویر RGB نمونه تنها یک بخش از مجموع اعداد رنگهای در دسترس در فضای رنگ RGB را مصرف می کند. دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

20. روش وفقی ساخت جدول رنگ • در این روش انتخاب رنگها به نوع تصویر بستگی دارد • جدول ایندکس برای تصویری که متمایل به قرمز است با جدول ایندکس تصویری که متمایل به زرد است باید متفاوت باشد • باید با توجه به فراوانی رنگهای استفاده شده در تصویر نماینده های مناسبی برای جدول رنگ انتخاب شوند دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

21. روش وفقی ساخت جدول رنگ • الگوریتم Median-Cut • 1- در این الگوریتم ابتدا کل پیکسل ها را در یک مجموعه قرار می دهیم( به صورت سه تایی های (R,G,B) ) • 2- محاسبه می کنیم که بیشترین بازه رنگ در مجموعه، مربوط به R است یا G یا B(Rmax-Rmin , Gmax-Gmin , Bmax-Bmin ) • 3- پیکسلهای حاضر در مجموعه را بر اساس رنگی که در مرحله قبل به عنوان بزرگترین بازه بدست آمده مرتب می کنیم • 4- میانه لیست مرتب شده را بدست می آوریم و مجموعه را در محل میانه به دو زیر مجموعه تقسیم می کنیم • 5- مراحل 2و3و4 را برای مجموعه های بدست آمده به صورت بازگشتی تکرار می کنیم تا تعداد کل مجموعه ها به 256 برسد دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

22. الگوریتم Median-Cut • 6- برای هر یک از 256 مجموعه بدست آمده یک رنگ به عنوان کاندیدا انتخاب می کنیم و آن را در جدول رنگ قرار می دهیم • توجیه الگوریتم: • انتخاب میانه برای جدا سازی مجموعه ها باعث می شود که رنگی که تعداد دفعات تکرار آن زیاد است در یک مجموعه ای قرار گیرد که تنوع رنگی کمتری دارد و در نهایت رنگ انتخاب شده برای آن مجموعه به آن رنگ نزدیکتر باشد(به عبارتی دیگر اگر تعداد رنگها در یک مجموعه زیاد باشد رنگ انتخاب شده به عنوان کاندیدا برای آن مجموعه خیلی دقیق نیست) دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

23. قالبهای فایلهای گرافیکی معروف Gif, Jpeg, Png,Tiff,, Ps, pdf, دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

24. فایلهای gif • اولین قالب استفاده شده در وب • تصویر به صورت 256 رنگ است • از جدول رنگ استفاده می کند • از روش فشرده سازی بدون اتلاف LZW برای ذخیره ایندکسهای مربوط به پیکسلهای تصویر استفاده می کند • دارای دو نسخه به نامهای GIF87a و GIF89a است • GIF87a ، نسخه اولیه بوده است • در نسخه GIF89a امکان ذخیره انیمیشن نیز وجود دارد(چندین تصویر در یک فایل که با تاخیر مشخص پشت سرهم نمایش داده شوند) دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

25. فایلهای gif • از خاصیت interlacing برای ذخیره سازی استفاده شده است تا تصویر خیلی سریع در مرورگر ظاهر شود سپس با گذشت زمان و دریافت بقیه فایل به مرور تصویر کامل گردد دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

26. قالب کلی فایل gif دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

27. امضاء gif • مشخص کننده این است فایل حاوی یک تصویر gif است( سیستم عامل می تواند حتی اگر پسوند فایل هم عوض شود فایل را تشخیص دهد • حاوی مقدار ثابت :GIF87a دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

28. توصیفگر فضای محدوده نمایشی • مشخصات کلی قسمتی که تصاویر نمایش دهده می شود. • محدوده نمایشی یک فایل Gif ممکن است به چند ناحیه تقسیم شده باشد و هر ناحیه دارای یک تصویر است که داده های آن به صورت مجزا ذخیره شده اند (قسمت زرد رنگ= محدوده نمایشی) تصویر1 تصویر 3 تصویر 2 دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

29. توصیفگر فضای محدوده نمایشی دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

30. جدول رنگ عمومی • اگر تمام تصاویر موجود در فایل از یک جدول رنگ استفاده کنند، آنگاه این جدول حاوی مقادیر R,G و B برای ایندکسها خواهد بود دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

31. توصیفگر تصویر دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

32. نحوه ذخیره ایندکسها در صورت فعال بودن Interlacing دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

33. فایلهای jpeg • پر استفاده ترین نوع فایل تصویری در حال حاضر • استفاده از روش فشرده سازی اتلاف دار • استفاده از ساختار و ویژگی ها چشم برای فشرده سازی • قابلیت انتخاب میزان فشرده سازی • بیشترین ضریب فشرده سازی نسبت به بقیه روشها • الگوریتم فشرده سازی در قسمتهای آینده شرح داده می شود دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

34. فایلهای png • Portable Network Graphics • برای جایگزینی قالب gif • استفاده از روش فشرده سازی LZW • پشتیبانی از رنگ های مختلف تا 48 بیت • شامل اطلاعاتی برای گاما برای تصحیح نمایش تصاویر رنگی است • شامل اطلاعات کانال آلفا برای استفاده در کنترل شفافیت است. دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

35. قالب tiff • Tagged Image File Format • پشتیبانی از اضافه کردن اطلاعاتی به صورت ضمیمه به تصاویر • مهمترین اطلاعاتی که به صورت ضمیمه می توان اضافه کرد: روش استفاده شده برای فشرده سازی است • قابلیت ذخیره سازی انواع تصاویر: باینری، سطوح خاکستری، 8 بیت، 24 بیت • نسخه اولیه tiff از روش فشرده سازی بدون اتلاف استفاده می کرد ولی نسخه های کنونی از روش jpg استفاده می کنند دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای

36. فایلهای ps ,pdf • Post script, Portable Document Format • Ps یک زبان برای حروف چینی است • توسط اغلب چاپگرها پشتیبانی میشود • اطلاعات به صورت برداری ذخیره می شوند نه پیکسلی دانشگاه اصفهان - درس سیستمهای چند رسانه‌ای