Лекции (1171139), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Чем светлее канал, тем больше базового цветасодержится в изображении.ЗАДАНИЯ:Разделить произвольное (нарисованное или считанное из BMP файла ) изображение по каналамRGB. Продемонстрировать исходное и полученные изображения.2. Преобразовать произвольное (нарисованное или считанное из BMP файла ) цветное изображение воттенки серого. Продемонстрировать исходное и полученные изображение.1.76Алгоритм сжатия изображений без потерь RLE.Типичное изображение, полученное цифровой фотокамерой, имеет разрешение порядка3000×2000, т.е. около 6 мегапикселей; для передачи цвета обычно используется 24 бита напиксель.
Таким образом, объем исходных данных составляет порядка 17 мегабайт. Дляпрофессиональных устройств ввода изображений размер получаемого растра может бытьзначительно больше, а глубина цвета - достигать 48 бит на пиксель. Соответственно, размеродного изображения может быть больше 200 мегабайт.
Поэтому весьма актуальными являютсяалгоритмы сжатия изображений, или, иными словами, алгоритмы, которые позволяютуменьшить объем данных, представляющих изображение.Существуют два основных класса алгоритмов:1.2.A называется алгоритмом сжатия без потерь (англ. lossless compression), если существует алгоритм A-1(обратный к A) такой, что для любого изображения I A(I) = I1 и A-1(I1) = I. Изображение I задано какмножество значений атрибутов пикселей; после применения к I алгоритма A получаем набор данных I1.Сжатие без потерь применяется в таких графических форматах представления изображений, как: GIF,PCX, PNG, TGA, TIFF, множество собственных форматов от производителей цифровых фотокамер, и т.д.);A называется алгоритмом сжатия c потерями (англ. lossy compression), если он не обеспечиваетвозможность точного восстановления исходного изображения.
Парный к A алгоритм, обеспечивающийпримерное восстановление, будем обозначать как A*: для изображения I A(I) = I1, A*(I1) = I2 и при этомполученное восстановленное изображение I2 не обязательно точно совпадает с I. Пара A, A* подбираетсятак, чтобы обеспечить большие коэффициенты сжатия и тем не менее сохранить визуальное качество, т.е.добиться минимальной разницы в восприятии между I и I2. Сжатие с потерями применяется в следующихграфических форматах: JPEG, JPEG2000 и т.д.Первый вариант алгоритма RLEДанный алгоритм необычайно прост в реализации.
Групповое кодирование — отанглийского Run Length Encoding (RLE) — один из самых старых и самых простых алгоритмовархивации графики. Изображение в вытягивается в цепочку байт по строкам растра. Самосжатие в RLE происходит за счет того, что в исходном изображении встречаются цепочкиодинаковых байт. Замена их на пары <счетчик повторений, значение> уменьшает избыточностьданных. Рассмотрим, например, следующую строку: abbbbzzzzddaaaaaffffuu послеприменения группового сжатия эта последовательность будет преобразована в:1a4b4z2d5a4f2u.
В данном алгоритме признаком счетчика (counter) служат единицы в двухверхних битах считанного байта. Соответственно оставшиеся 6 бит расходуются на счетчик,который может принимать значения от 1 до 64. Строку из 64 повторяющихся байтов мыпревращаем в два байта, т.е. сожмем в 32 раза. Если же кодируемая последовательностьсодержит единичный байт, значение которого больше 191, то он так же кодируется парой<счетчик, значение>.Алгоритм декомпрессии при этом выглядит так: Считываем счетчикInitialization(...);do {byte = ImageFile.ReadNextByte();if(является счетчиком(byte)) {counter = Low6bits(byte)+1;value = ImageFile.ReadNextByte();for(i=1 to counter)DecompressedFile.WriteByte(value)}else {DecompressedFile.WriteByte(byte)} while(ImageFile.EOF());77Алгоритм рассчитан на деловую графику — изображения с большими областямиповторяющегося цвета.
Ситуация, когда файл увеличивается, для этого простого алгоритма нетак уж редка. Ее можно легко получить, применяя групповое кодирование к обработаннымцветным фотографиям. Для того, чтобы увеличить изображение в два раза, его надо применитьк изображению, в котором значения всех пикселов больше двоичного 11000000 и подрядпопарно не повторяются. Данный алгоритм реализован в формате PCX.Второй вариант алгоритма RLEВторой вариант этого алгоритма имеет больший максимальный коэффициент архивациии меньше увеличивает в размерах исходный файл.
Признаком повтора в данном алгоритмеявляется единица в старшем разряде соответствующего байта:Алгоритм декомпрессии для него выглядит так: считываем счетчик повторяемых илиоригинальных байт. Если первый бит счетчика установлен в 1, значит следующий байт следуетповторить n раз, n={0;127}. Как извлечь младшие 7 разрядов из байта см. в описаниилабораторной работы 1 (побитовые логические операции). Если первый бит счетчикаустановлен в 0, значит следующие n байт (n={0;127}) следует записать по одному разу.Initialization(...);do {byte = ImageFile.ReadNextByte();counter = Low7bits(byte)+1;if(если признак повтора(byte)) {value = ImageFile.ReadNextByte();for (i=1 to counter)CompressedFile.WriteByte(value)}else {for(i=1 to counter){value = ImageFile.ReadNextByte();CompressedFile.WriteByte(value)}CompressedFile.WriteByte(byte)} while(ImageFile.EOF());Как можно легко подсчитать, в лучшем случае этот алгоритм сжимает файл в 64 раза (ане в 32 раза, как в предыдущем варианте), в худшем увеличивает на 1/128.
Средние показателистепени компрессии данного алгоритма находятся на уровне показателей первого варианта.Похожие схемы компрессии использованы в качестве одного из алгоритмов, поддерживаемых форматомTIFF, а также в формате TGA.ЗАДАНИЯ:1. Изобразите блок-схему енкодера первого варианта алгоритма RLE.2. Изобразите блок-схему декодера первого варианта алгоритма RLE.3. Изобразите блок-схему енкодера второго варианта алгоритма RLE.4. Изобразите блок-схему декодера второго варианта алгоритма RLE.Характеристики алгоритма RLE:Коэффициенты компрессии:первый вариант: 32, 2, 0,5; (лучший, средний, худший коэффициенты);второй вариант: 64, 3, 128/129; (лучший, средний, худший коэффициенты).78Класс изображений: ориентирован алгоритм на изображения с небольшим количествомцветов: деловую и научную графику.Симметричность: примерно единица.Характерные особенности: К положительным сторонам алгоритма, пожалуй, можноотнести только то, что он не требует дополнительной памяти при архивации и разархивации, атакже быстро работает.
Интересная особенность группового кодирования состоит в том, чтостепень архивации для некоторых изображений может быть существенно повышена всего лишьза счет изменения порядка цветов в палитре изображения.ЗАДАНИЯ НА ДОМ:1. Реализовать RLE encoder/decoder по первому алгоритму.2. Реализовать RLE encoder/decoder по второму алгоритму.Программа должна предоставлять пользователю возможность: загрузить произвольный bmp-файл, сжатьего согласно варианту задания, загрузить сжатый файл, декодировать сжатый файл.При сдаче лабораторной предоставить два файла, один из которых демонстрирует эффективность работыалгоритма, а второй – наоборот, показывает, увеличение объема сжатого файла по сравнению с исходным.79Понятие сокетаСокет (socket) - это конечная точка сетевых коммуникаций. Он является чем-то вроде "портала", черезкоторое можно отправлять байты во внешний мир.
Приложение просто пишет данные в сокет; их дальнейшаябуферизация, отправка и транспортировка осуществляется используемым стеком протоколов и сетевойаппаратурой. Чтение данных из сокета происходит аналогичным образом.В программе сокет идентифицируетсядескриптором - это просто переменная типа int. Программа получает дескриптор от операционной системы присоздании сокета, а затем передаёт его сервисам socket API для указания сокета, над которым необходимовыполнить то или иное действие.Атрибуты сокетаС каждым сокет связываются три атрибута: домен, тип и протокол. Эти атрибуты задаются при созданиисокета и остаются неизменными на протяжении всего времени его существования. Для создания сокетаиспользуется функция socket, имеющая следующий прототип.int socket(int domain, int type, int protocol);Домен определяет пространство адресов, в котором располагается сокет, и множество протоколов, которыеиспользуются для передачи данных.
Чаще других используются домены Unix и Internet, задаваемые константамиAF_UNIX и AF_INET соответственно (префикс AF означает "address family" - "семейство адресов"). При заданииAF_UNIX для передачи данных используется файловая система ввода/вывода Unix.
В этом случае сокетыиспользуются для межпроцессного взаимодействия на одном компьютере и не годятся для работы по сети.Константа AF_INET соответствует Internet-домену. Сокеты, размещённые в этом домене, могут использоватьсядля работы в любой IP-сети. Существуют и другие домены (AF_IPX для протоколов Novell, AF_INET6 для новоймодификации протокола IP - IPv6 и т. д.).Тип сокета определяет способ передачи данных по сети. Чаще других применяются:SOCK_STREAM. Передача потока данных с предварительной установкой соединения. Обеспечивается надёжныйканал передачи данных, при котором фрагменты отправленного блока не теряются, не переупорядочиваются и недублируются. Совместное использование с параметром AF_INET связывает сокет с протоколом TCP.SOCK_DGRAM.
Передача данных в виде отдельных сообщений (датаграмм). Предварительная установкасоединения не требуется. Обмен данными происходит быстрее, но является ненадёжным: сообщения могуттеряться в пути, дублироваться и переупорядочиваться. Допускается передача сообщения нескольким получателям(multicasting) и широковещательная передача (broadcasting).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
