06. 07.2017

Блог Дмитра Вассіярова.

Що таке растрова графіка та де її застосування?

Вітаю.

У цій статті ми поговоримо про те, що таке растрова графіка, якими є її головні характеристики, де вона зустрічається, і в яких форматах найчастіше представлена. Кожна людина щодня так чи інакше стикається з цим видом комп'ютерної графіки, тому варто дізнатися про неї більше.

Розбираємось у поняттях

Почнемо з визначення такого поняття як растрова графіка: це зображення, що складаються з дрібних квадратиків, зібраних в одну прямокутну мережу.

Квадратиками є пікселі (їх ще називають точками) – найменша одиниця виміру цифрової картинки; і що їх чисельність вище, тим більше деталей містить файл, отже, тим кращого він якості.

Як ви вже й самі здогадалися, до растрових зображень насамперед можна віднести фотографії. Спробуйте їх максимально збільшити і ви побачите описані квадратики.

Різниця з піксельною графікою

Незважаючи на те, що основний елемент у растровій графіці – пікселі, не варто плутати її з піксельною графікою. Остання також формується на їх основі, але такі зображення створюються виключно на комп'ютері за допомогою растрових редакторів. Вони мають настільки малий дозвіл, що пікселі чітко проглядаються.

Якщо грубо узагальнити, то растрову графіку ви можете зустріти в реалістичних зображеннях, а піксельну - у створених на комп'ютері, з чітко вираженими квадратиками. Але в суті своїй, це одне й теж.

На відміну від векторної графіки

Є ще один вид комп'ютерної графіки - від якої вам варто навчитися відрізняти растрову. Векторні зображення складаються не з точок, а з ліній та інших примітивних геометричних елементів, формул та обчислень.

Вони створюються у спеціальних програмах, і знаходять застосування у написанні макетів, креслень, схем, карт тощо.

При невеликій деталізації векторні малюнки мають набагато меншу вагу, ніж растрові. Справа в тому, що у файлах перших зберігається не повна інформація про вміст, як у других, а лише координати картинки, за якими вона відтворюється при відкритті.

Допустимо, щоб намалювати квадрат, ви задаєте координати кутів, колір заповнення та обведення. Закриваючи редактор, у файлі зберігаються лише ці дані. І коли ви знову захочете його відкрити, програма відтворить відповідно до них вашу працю.

Також на відміну від растрових картинок векторні піддаються будь-якому масштабуванню без втрати якості.

Характеристики растрових зображень

Основними властивостями растрових картинок є:

• Дозвіл. Показує, скільки пікселів посідає одиницю площі. Вимірювання найчастіше проводиться у точках на дюйм – dpi. Чим більша ця цифра, тим якісніше зображення. Для розміщення в інтернеті достатньо 72-100 dpi, а для друку на папері – щонайменше 300 dpi.

• Розмір. Не плутайте його з попереднім параметром, як це роблять багато хто. Ця характеристика вказує на загальну кількість пікселів у зображенні або точну - по ширині та висоті. Наприклад, картинка на 1600×1200px загалом містить 1 920 000 пікселів, що округлено становить 2 мегапікселі.
  Як правило, у фотобанках приймають фото максимум на 4 Мп, а для ілюстрування – 25 Мп.

• Колірний простір. Спосіб відображення кольорів у координатах. Тобто кожен колір представлений точкою, що має своє розташування на панелі. Якщо ви мали справу з Фотошопом, могли помітити, що при виборі якогось відтінку виводяться його точні координати. Про це й мова.
  Колірна модель буває таких видів: RGB, CMYK, YCbCr, XYZ та ін.

• Глибина кольору. Обчислюється за такою формулою: N = 2ᵏ, де N - кількість кольорів, а k - глибина. Вказує, скільки бітів припадає на колір кожного пікселя. Від цього залежить максимальна кількість відтінків, які можуть містити зображення. Чим вона більша, тим точніше буде картинка.

Плюси і мінуси

Растрова графіка має такі переваги:

Реалістичність. З її допомогою створюються зображення будь-якої складності, включаючи безліч деталей, плавних переходів від одного відтінку до іншого.

• Популярність. Цей вид графіки використовується повсюдно.
• Можливість автоматизованого введення інформації. Наприклад, коли ви використовуєте цифрову копію за допомогою сканера.
• Швидка обробка складних картинок. Щоправда, за винятком випадків, коли потрібне сильне збільшення.
• Адаптація під різні пристрої вводу-виводу (монітори, принтери, фотоапарати, телефони тощо), а також під безліч програм для перегляду. До речі, створити та редагувати растрові файли ви можете у таких прогах як Adobe PhotoShop, Corel PhotoPaint, Ulead PhotoImpact GIMP тощо.

Є й негативні сторони:

• Велика вага зображення.
• Неможливість збільшення без зниження якості (проявляються пікселі);
• Неможливість зменшення без втрати деталей.

Формати растрових картинок

Форматом, по суті, є те, що ви бачите у назві зображення після крапки (.jpeg, .png, .raw та ін.). Також його ще називають розширенням, яке багато хто плутає з дозволом через схожість у звучанні.

Розповім про основні формати растрової графіки:

• JPEG (Joint Photographic Experts Group - найменування виробника). Найбільш поширене розширення. Саме в ньому найчастіше зберігаються фотографії. Але JPEG не годиться для зберігання креслень та інших малюнків з різкими переходами, оскільки в них виявлятиметься сильний контраст. Також не зберігайте в ньому недороблені до кінця роботи, тому що при кожному новому редагуванні будете втрачатися якість.

• RAW. Перекладається з англійської як «сира», що відображає суть цього формату. У ньому найчастіше знімають професійні фотографи, щоби потім можна було проводити глибоку обробку кадрів. RAW є як би відбитком на панелі RGB (червоному, зеленому та синьому каналі) на матриці фотоапарата.
  При виведенні на комп'ютер через спеціальну програму цей «негатив» вказує, з якою інтенсивністю потрібно передати згадані кольори для тих чи інших пікселів, визначає баланс білого, зберігає налаштування фототехніки в момент зйомки кадру, що експортується та ін.

• TIFF (Tagged Image File Format). Альтернатива попередньому варіанту. Деякі фотоапарати, які не підтримують RAW, можуть робити кадри у цьому форматі. У ньому зберігаються зображення дуже високої якості з будь-якими моделями кольорів. Але за це доводиться платити надто великою вагою файлів (від 8 до 20 Мб).

Все більше витісняє попередній формат, оскільки використовує той же алгоритм стиснення, але при цьому не знижує якість та відображає всі кольори.

Однак, не підтримує анімацію.

На цьому все. Що таке растрової графіки зрозуміло я думаю освятив?

До зустрічі на сторінках мого блогу.

Растрова графіка

Растрова графіка, загальні відомості. Растрові подання зображень. Види растрів. Чинники, що впливають кількість пам'яті, займаної растровим зображенням. Переваги та недоліки растрової графіки. Геометричні характеристики растру (роздільна здатність, розмір растру, форма пікселів). Кількість кольорів растрового зображення. Кошти для роботи з растрової графікою.

Растрова графіка, загальні відомості

Комп'ютерне растрове зображення представляється у вигляді прямокутної матриці, кожна комірка якої представлена ​​кольоровою точкою.

Основою растровогоподання графіки є піксель(точка) із зазначенням її кольору. При описі, наприклад, червоного еліпса, на білому тлі необхідно вказати колір кожноюточки еліпса та фону. Зображення представляється у вигляді великої кількості точок - чим їх більше, тим візуально якісніше зображення і розмір файлу. Тобто. одна і навіть картинка може бути представлена ​​з кращою або найгіршою якістю відповідно до кількості точок на одиницю довжини. дозволом(зазвичай, точок на дюйм – dpi чи пікселів на дюйм – ppi).

Растрові зображення нагадують аркуш картатого паперу, у якому будь-яка клітина зафарбована або чорним, або білим кольором, утворюючи разом малюнок. Піксел- Основний елемент растрових зображень. Саме таких елементів складається растрове зображення, тобто. растрова графіка описує зображення з використанням кольорових точок ( пікселі), що розташовані на сітці.

Під час редагування растрової графіки Ви редагуєте пікселі, а не лінії. Растрова графіка залежить від роздільної здатності, оскільки інформація, що описує зображення, прикріплена до сітки певного розміру. При редагуванні растрової графіки якість її подання може змінитися. Зокрема, зміна розмірів растрової графіки може призвести до «розкушування» країв зображення, оскільки пікселі перерозподілятимуться на сітці. Виведення растрової графіки на пристрої з нижчою роздільною здатністю, ніж роздільна здатність самого зображення, зменшить його якість.

Крім того, якість характеризується ще й кількістю кольорів та відтінків, які може набувати кожна точка зображення. Чим більшою кількістю відтінків характеризується зображення, тим більше розрядів потрібно їх описи. Червоний може бути кольором номер 001, а може і – 00000001. Таким чином, чим якісніше зображення, тим більший розмір файлу.

Растрове подання зазвичай використовують для зображень фотографічного типу з великою кількістю деталей або відтінків. На жаль, масштабування таких картинок у будь-який бік зазвичай погіршує якість. При зменшенні кількості точок губляться дрібні деталі і деформуються написи (щоправда, це може бути помітно при зменшенні візуальних розмірів самої картинки – тобто. збереженні дозволу). Додавання пікселів призводить до погіршення різкості та яскравості зображення, т.к. новим точкам доводиться давати відтінки, середні між двома і більш квітами, що межують.

За допомогою растрової графіки можна відобразити та передати всю гаму відтінків та тонких ефектів, властивих реальному зображенню. Растрове зображення ближче до фотографії, воно дозволяє більш точно відтворювати основні характеристики фотографії: освітленість, прозорість та глибину різкості.

Найчастіше растрові зображення отримують за допомогою сканування фотографій та інших зображень, за допомогою цифрової фотокамери або "захоплення" кадру відеозйомки. Растрові зображення можна отримати безпосередньо в програмах растрової або векторної графіки шляхом перетворення векторних зображень.

Поширені формати .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcxта ін.

Растрові уявлення зображень

Піксел- Основний елемент растрових зображень. Саме таких елементів складається растрове зображення.

Цифрове зображення- Це сукупність пікселів. Кожен піксел растрового зображення характеризується координатами x і y яскравістю V(x,y) (для чорно-білих зображень). Оскільки пікселі мають дискретний характер, їх координати – це дискретні величини, зазвичай цілі чи раціональні числа. У разі кольорового зображення кожен піксел характеризується координатами x і y, і трьома яскравостями: яскравістю червоного, яскравістю синього і яскравістю зеленого кольорів (V R , V B , V G). Комбінуючи дані три кольори можна отримати велику кількість різних відтінків.

Зауважимо, що у випадку, якщо хоча б одна з характеристик зображення не є числом, зображення відноситься до виду аналогових . Прикладами аналогових зображень можуть бути галограми і фотографії. Для роботи з такими зображеннями існують спеціальні методи, зокрема оптичні перетворення. У ряді випадків аналогові зображення переводять у цифровий вигляд. Це завдання здійснює Image Processing.

Колір будь-якого пікселя растрового зображення запам'ятовується комбінацією бітів. Чим більше бітів для цього використовується, тим більше кольорів можна отримати. Під градацію яскравості зазвичай відводиться 1 байт (256 градацій), причому 0 – чорний колір, а 255 – білий (максимальна інтенсивність). У разі кольорового зображення відводиться по байту на градації яскравостей всіх трьох кольорів. Можливе кодування градацій яскравості іншою кількістю бітів (4 або 12), але людське око здатне розрізняти лише 8 біт градацій на кожен колір, хоча спеціальна апаратура може вимагати і більш точну передачу кольорів. Кольори, що описуються 24 бітами, забезпечують більше 16 мільйонів доступних кольорів і часто називають природними кольорами.

У колірних палітрах кожен піксел описаний кодом. Підтримується зв'язок цього коду з таблицею кольорів, що складається з 256 осередків. Розрядність кожного осередку - 24 розряду. На виході кожного осередку по 8 розрядів для червоного, зеленого та синього кольорів.

Колірний простір, що утворюється інтенсивністю червоного, зеленого та синього, представляють у вигляді колірного куба (див. рис. 1).

Мал. 1. Колірний Куб

Вершини куба A, B, C є максимальними інтенсивностями зеленого, синього та червоного відповідно, а трикутник, які вони утворюють, називається трикутником Паскаля. Периметр цього трикутника відповідає максимально насиченим кольорам. Колір максимальної насиченості завжди містить тільки дві компоненти. На відрізку OD знаходяться відтінки сірого, причому струм O відповідає чорному, а точка D білому кольору.

Види растрів

Растр- Це порядок розташування точок (растрових елементів). На рис. 2. зображено растр, елементами якого є квадрати, такий растр називається прямокутним, саме такі растри найчастіше використовуються.

Хоча можливе використання як растровий елемент фігури іншої форми: трикутника, шестикутника; відповідного наступним вимогам:

всі постаті мають бути однакові;

повинні повністю покривати площину без наїжджання та дірок.

Так як растровий елемент можливе використання рівностороннього трикутника рис. 3, правильного шестикутника (гексаедра) рис. 4. Можна будувати растри, використовуючи неправильні багатокутники, але практичний сенс у подібних растрах відсутня.

Мал. 3. Трикутний растр

Розглянемо способи побудови ліній у прямокутному та гексагональному растрі.

Мал. 4. "Гексагональний растр"

У прямокутному растрі побудова лінії здійснюється двома способами:

Результат - восьмизв'язкова лінія. Сусідні пікселі лінії можуть бути в одному з восьми можливих (див. рис. 5а) положеннях. Недолік – надто тонка лінія при куті 45 °.

Результат – чотиризв'язкова лінія. Сусідні пікселі лінії можуть бути в одному з чотирьох можливих (див. рис. 5б) положеннях. Недолік – надмірно товста лінія при куті 45 °.

Мал. 5. Побудова лінії у прямокутному растрі

У гексагональному растрі лінії шестизв'язкові (рис. 6) такі лінії стабільніші за шириною, тобто. дисперсія ширини лінії менша, ніж у квадратному растрі.

Мал. 6. Побудова лінії у гексагональному растрі

Одним із способів оцінки растру є передача по каналу зв'язку кодованого з урахуванням використовуваного растру зображення з подальшим відновленням і візуальним аналізом досягнутої якості. Експериментально та математично доведено, що гексагональний растр краще, т.к. забезпечує найменше відхилення від оригіналу. Але різниця не велика.

Моделювання гексагонального растру. Можлива побудова гексагонального растру на основі квадратного. Для цього гексакутник подають у вигляді прямокутника.

Чинники, що впливають на кількість пам'яті, яку займає растрове зображення

Файли растрової графіки займають велику кількість пам'яті комп'ютера. Деякі картинки займають великий обсяг пам'яті через велику кількість пікселів, кожен з яких займає деяку частину пам'яті. Найбільший вплив на кількість пам'яті займаної растровим зображенням мають три факти:

розмір зображення;

бітова глибина кольору;

формат файлу, який використовується для зберігання зображення.

Існує пряма залежність розміру файлу растрового зображення. Чим більше зображення пікселів, тим більше розмір файлу. Роздільна здатність зображення на величину файлу ніяк не впливає. Роздільна здатність впливає на розмір файлу тільки при скануванні або редагуванні зображень.

Зв'язок між бітовою глибиною та розміром файлу безпосередній. Чим більше бітів використовується у пікселі, тим більше буде файл. Розмір файлу растрової графіки залежить від формату вибраного для зберігання зображення. За інших рівних умов, таких як розміри зображення та бітова глибина, суттєве значення має схема стиснення зображення. Наприклад, файл BMP має, як правило, більші розміри, порівняно з файлами PCX і GIF, які в свою чергу більше JPEG файлу.

Багато файлів зображень мають власні схеми стиснення, також можуть містити додаткові дані короткого опису зображення для попереднього перегляду.

Переваги та недоліки растрової графіки

Переваги:

Растрова графіка ефективно представляє реальні образи. Реальний світ складається з мільярдів найдрібніших об'єктів і людське око якраз пристосований для сприйняття величезного набору дискретних елементів, що утворюють предмети. На своєму вищому рівні якості - зображення виглядають цілком реально подібно до того, як виглядають фотографії в порівнянні з малюнками. Це вірно лише для дуже детальних зображень, які зазвичай отримуються скануванням фотографій. Крім природного вигляду, растрові зображення мають інші переваги. Пристрої виводу, такі як лазерні принтери, використовують зображення для набору точок. Растрові зображення можуть бути легко роздруковані на таких принтерах, тому що комп'ютерам легко керувати пристроєм виводу для представлення окремих пікселів за допомогою точок.

Недоліки:

Растрові зображення займають велику кількість пам'яті. Існує також проблема редагування растрових зображень, так як великі растрові зображення займають значні масиви пам'яті, то для забезпечення роботи функцій редагування таких зображень споживаються також значні масиви пам'яті та інші ресурси комп'ютера.

Про стиснення растрової графіки

Іноді характеристики растрового зображення записують у такій формі: 1024×768×24. Це означає, що ширина зображення дорівнює 1024 пікселям, висота – 768 і глибина кольору дорівнює 24. 1024x768 – робоча роздільна здатність для 15 – 17 дюймових моніторів. Нескладно здогадатися, що розмір стисненого зображення з такими параметрами дорівнюватиме 1024*768*24 = 18874368 байт. Це більше 18 мегабайт - занадто багато для однієї картинки, особливо якщо потрібно зберігати кілька тисяч таких картинок - це не так багато за комп'ютерними мірками. Ось чому комп'ютерну графіку використовують майже завжди у стислому вигляді.

RLE (Run Length Encoding) – метод стиснення, що полягає у пошуку послідовностей однакових пікселів у стічках растрового зображення («червоний, червоний, ..., червоний» записується як «N червоних»).

LZW (Lempel-Ziv-Welch) - більш складний метод, шукає фрази, що повторюються - однакові послідовності пікселів різного кольору. Кожній фразі ставиться у відповідність певний код, при розшифровці файлу код замінюється вихідною фразою.

При стисненні файлів формату JPEG (з втратою якості) зображення розбивається на ділянки 8x8 пікселів, у кожному ділянці їх значення усереднюється. Усереднене значення розташовується в лівому верхньому кутку блоку, решта займається меншими за яскравістю пікселями. Потім більшість пікселів обнуляються. При розшифровці нульові пікселі набувають однакового кольору. Потім зображення застосовується алгоритм Хаффмана.

Алгоритм Хаффмана ґрунтується на теорії ймовірності. Спочатку елементи зображення (пікселі) сортуються за частотою народження. Потім із них будується кодове дерево Хаффмана. Кожному елементу можна порівняти кодове слово. При прагненні розміру зображення до нескінченності досягається максимальна стиснення. Цей алгоритм також використовується у архіваторах.

Стиснення застосовується і для векторної графіки, але вже немає таких простих закономірностей, оскільки формати векторних файлів досить сильно різняться за змістом.

Геометричні характеристики растру

Для растрових зображень, що складаються з точок, особливе значення має поняття дозволу,виражає кількість точок, що припадають на одиницю довжини. При цьому слід розрізняти:

дозвіл оригіналу;

роздільна здатність екранного зображення;

роздільна здатність друкованого зображення.

Роздільна здатність оригіналу.Дозвіл оригіналу вимірюється в точках на дюйм (dots per inch – dpi) і залежить від вимог до якості зображення та розміру файлу, способу оцифрування та створення вихідної ілюстрації, обраного формату файлу та інших параметрів. У випадку діє правило: що вища вимога до якості, то вище має бути дозвіл оригіналу.

Роздільна здатність екранного зображення.Для екранних копій зображення елементарну точку растру прийнято називати пікселем.Розмір пікселя варіюється в залежності від обраного екранної роздільної здатності(З діапазону стандартних значень), дозвіл оригіналута масштаб відображення.

Монітори для обробки зображень з діагоналлю 20-21 дюйм (професійного класу), як правило, забезпечують стандартні екранні дозволи 640х480, 800х600, 1024х768, 1280х1024, 1600х1200, 2002 1600 пікселів. Відстань між сусідніми точками люмінофора у якісного монітора становить 0,22-0,25 мм.

Для екранної копії достатньо роздільної здатності 72 dpi, для друку на кольоровому або лазерному принтері 150–200 dpi, для виведення на фотоекспонуючий пристрій 200–300 dpi. Встановлено емпіричне правило, що при роздруківці величина дозволу оригіналу має бути в 1,5 рази більшою, ніж лініатура раструпристрої виведення. Якщо жорстка копія буде збільшена в порівнянні з оригіналом, ці величини слід помножити на коефіцієнт масштабування.

Роздільна здатність друкованого зображення та поняття лініатури.Розмір точки растрового зображення як на твердій копії (папір, плівка тощо), так і на екрані залежить від застосованого методу та параметрів раструванняоригіналу. При раструванні на оригінал накладається сітка ліній, комірки якої утворюють елемент растру.Частота сітки растру вимірюється числом ліній на дюйм (lines per inch – Ipi)і називається лініатурою.

Розмір точки растру розраховується для кожного елемента і залежить від інтенсивності тону в цій клітинці. Чим більша інтенсивність, тим щільніше заповнюється елемент растру. Тобто якщо в комірку потрапив абсолютно чорний колір, розмір точки растру збігається з розміром елемента растру. І тут говорять про 100% заповнюваності. Для абсолютно білого кольору значення заповнення становитиме 0%. Насправді заповнюваність елемента на відбитку зазвичай становить від 3 до 98%. При цьому всі точки растру мають однакову оптичну щільність, що в ідеалі наближається до абсолютно чорного кольору. Ілюзія темнішого тону створюється за рахунок збільшення розмірів точок і, як наслідок, скорочення пробільного поля між ними при однаковій відстані між центрами елементів растру. Такий метод називають раструванням з амплітудною модуляцією (AM).

Таким чином, роздільна здатність характеризує відстань між сусідніми пікселями (рис. 1). Роздільна здатність вимірюють кількістю пікселів на одиницю довжини. Найбільш популярною одиницею виміру є dpi(dots per inch) – кількість пікселів в одному дюймі довжини (2.54 см). Не слід ототожнювати крок з розмірами пікселів – розмір пікселів може бути рівним кроку, а може бути як меншим, так і більшим, ніж крок.

Мал. 1. Растр.

Розміррастра зазвичай вимірюється кількістю пікселів по горизонталі та вертикалі. Можна сміливо сказати, що з комп'ютерної графіки найчастіше найзручніший растр з однаковим кроком обох осей, тобто dpiХ = dpiУ. Це зручно для багатьох алгоритмів виведення графічних об'єктів. Інакше – проблеми. Наприклад, при малюванні кола на екрані дисплея EGA (застаріла модель комп'ютерної відеосистеми, її растр - прямокутний, пікселі розтягнуті по висоті, тому для зображення кола необхідно генерувати еліпс).

Форма пікселіврастра визначається особливостями устрою графічного виведення (рис. 1.2). Наприклад, пікселі можуть мати форму прямокутника або квадрата, які за розмірами дорівнюють кроку растру (дисплей на рідких кристалах); пікселі круглої форми, які за розмірами можуть і не дорівнювати крок растра (принтери).

Мал. 2. приклади показу однієї й тієї зображення на різних растрах

Інтенсивність тону(так звану світлоту)прийнято поділяти на 256 рівнів. Більша кількість градацій не сприймається зором людини і є надмірною. Найменше число погіршує сприйняття зображення (мінімально допустимим для якісної напівтонової ілюстрації прийнято значення 150 рівнів). Неважко підрахувати, що для відтворення 256 рівнів тону достатньо мати розмір осередку растру 256 = 16 х 16 пікселів.

При виведенні копії зображення на принтері або поліграфічному обладнанні лініатуру растру вибирають, виходячи з компромісу між необхідною якістю, можливостями апаратури та параметрами друкованих матеріалів. Для лазерних принтерів рекомендована лініатура становить 65–100 dpi, для газетного виробництва – 65–85 dpi, для книжково–журнального – 85–133 dpi, для художніх та рекламних робіт – 133–300 dpi.

Динамічний діапазон.Якість відтворення тонових зображень прийнято оцінювати динамічним діапазоном (D).Це оптична щільність,чисельно дорівнює десятковому логарифму величини, оберненої коефіцієнту пропускання (Для оригіналів, що розглядаються "на просвіт", наприклад слайдів) або коефіцієнту відображення(Для інших оригіналів, наприклад поліграфічних відбитків).

Для оптичних середовищ, що пропускають світло, динамічний діапазон лежить в межах від 0 до 4. Для поверхонь, що відображають світло, значення динамічного діапазону становить від 0 до 2. .

У цифровому світі комп'ютерних зображень терміном пікселів позначають кілька різних понять. Це може бути окрема точка екрана комп'ютера, окрема точка, надрукована на лазерному принтері або окремий елемент растрового зображення. Ці поняття не одне й теж, тому щоб уникнути плутанини слід називати їх наступним чином: відео піксел при посиланні на зображення екрана комп'ютера; точка посилання на окрему точку, створювану лазерним принтером. Існує коефіцієнт прямокутності зображення, який введений спеціально для зображення кількості пікселів матриці малюнка по горизонталі та по вертикалі.

Повертаючись до аналогії з аркушем паперу, можна помітити, що будь-який растровий малюнок має певну кількість пікселів у горизонтальних і вертикальних рядах. Існують такі коефіцієнти прямокутності для екранів: 320х200, 320х240, 600х400, 640х480, 800х600 та ін Цей коефіцієнт часто називають розміром зображення. Добуток цих двох чисел дає загальну кількість пікселів зображення.

Існує також таке поняття як коефіцієнт прямокутності пікселів. На відміну від коефіцієнта прямокутності зображення, він відноситься до реальних розмірів відео пікселя і є ставленням реальної ширини до реальної висоти. Цей коефіцієнт залежить від розміру дисплея та поточної роздільної здатності, і тому на різних комп'ютерних системах набуває різних значень. Колір будь-якого пікселя растрового зображення запам'ятовується на комп'ютері за допомогою комбінації бітів. Чим більше бітів для цього використовується, тим більше кольорів можна отримати. Кількість бітів, які використовуються комп'ютером для будь-якого пікселя, називається бітовою глибиною пікселя. Найбільш просте растрове зображення складається з пікселів, що мають тільки два можливі кольори, чорний і білий, і тому зображення, що складаються з пікселів цього виду, називаються однобітовими зображеннями. Число доступних кольорів або градацій сірого кольору дорівнює 2 у рівній кількості бітів в пікселі.

Кольори, що описуються 24 бітами, забезпечують більше 16 мільйонів доступних кольорів і часто називають природними кольорами. Растрові зображення мають безліч характеристик, які мають бути організовані і фіксовані комп'ютером.

Розміри зображення та розташування пікселів у ньому це дві основні характеристики, які файл растрових зображень повинен зберегти, щоб створити картинку. Навіть якщо зіпсована інформація про колір будь-якого пікселя та будь-які інші характеристики комп'ютер все одно зможе відтворити версію малюнка, якщо знатиме, як розташовані всі його пікселі. Піксел сам по собі не має жодного розміру, він лише область пам'яті комп'ютера, що зберігає інформацію про колір, тому коефіцієнт прямокутності зображення не відповідає ніякій реальній розмірності. Знаючи лише коефіцієнт прямокутності зображення з деякою роздільною здатністю можна визначити реальні розміри малюнка. Оскільки розміри зображення зберігаються окремо, пікселі запам'ятовуються один за одним як звичайний блок даних. Комп'ютеру не доводиться зберігати окремі позиції, він лише створює сітку за розмірами заданим коефіцієнтом прямокутності зображення, а потім заповнює її піксел за пікселем.

Кількість кольорів растрового зображення

Кількість кольорів(глибина кольору) - також одна з найважливіших характеристик растру. Кількість кольорів є важливою характеристикою будь-якого зображення, а не лише растрового.

Класифікуємо зображення таким чином:

Двоколірні(Бінарні) - 1 біт на піксел. Серед двоколірних найчастіше зустрічаються чорно-білі зображення.

Напівтонові– градації сірого чи іншого кольору. Наприклад, 256 градацій (1 байт на піксел).

Кольорові зображення. Від 2 біт на піксел і вище. Глибина кольору 16 біт на піксел (65536 кольорів) отримала назву HighСо1ог, 24 біт на піксел (16,7 млн ​​кольорів) - TrueСо1ог.У комп'ютерних графічних системах використовують велику глибину кольору – 32, 48 і більше біт на піксел.

Формати растрових графічних файлів

GIF- Формат, що використовує алгоритм стиснення без втрат інформації LZW. Максимальна глибина кольору – 8 біт (256 кольорів). У ньому також є можливість запису анімації. Підтримує прозорість пікселів (дворівнева – повна прозорість або повна непрозорість). Цей формат широко застосовується під час створення Web–страниц. GIF–формат дозволяє записувати зображення «через рядок», завдяки чому, маючи лише частину файлу, можна побачити зображення цілком, але з меншою роздільною здатністю. Його вигідно застосовувати для зображень з малою кількістю кольорів та різкими межами (наприклад, для текстових зображень).

JPEG (JPG)– формат, який використовує алгоритм стиснення із втратами інформації, що дозволяє зменшити розмір файлу в сотні разів. Глибина кольору – 24 біти. Не підтримується прозорість пікселів. При сильному стисканні області різких кордонів з'являються дефекти. Формат JPEG добре застосовуватиме для стиснення повнокольорових фотографій. Враховуючи те, що при повторному стисканні відбувається подальше погіршення якості, рекомендується зберігати у JPEG лише кінцевий результат роботи. JPEG широко застосовується для створення Web-сторінок, а також для зберігання великих колекцій фотографій.

Порівняння GIF та JPEG

GIF – формат зручний при роботі з мальованими картинками;

JPEG – формат краще використовувати для зберігання фотографій та зображень із великою кількістю кольорів;

для створення анімації та зображень із прозорим фоном застосовується GIF–формат.

BMP– це формат графічного редактора Paint. У ньому не застосовується стиск. Він добре підходить для збереження маленьких зображень – таких як іконки на робочому столі. Великі файли в цьому форматі займають занадто багато місця.

PNG– розроблено з метою замінити формат GIF. Використовує алгоритм стиснення Deflate без втрат інформації (удосконалений LZW). Максимальна глибина кольору – 48 біт. Підтримує канали градієнтних масок прозорості (256 рівнів прозорості). PNG – відносно новий формат, тому ще не дуже поширений. В основному використовується у Web-дизайні. На жаль, навіть у деяких сучасних браузерах (таких як Internet Explorer 6) відсутня підтримка прозорості PNG і тому не рекомендується використовувати прозорі PNG зображення на Web-сторінках.

TIFF– формат, розроблений спеціально для сканованих зображень. Може використовувати алгоритм стиснення без втрат LZW. Дозволяє зберігати інформацію про шари, колірні профілі (ICC-профілі) і канали масок. Підтримує усі колірні моделі. Апаратно незалежний. Використовується у видавничих системах та для перенесення графічної інформації між різними платформами.

PSD– формат графічного редактора Adobe Photoshop. Використовує алгоритм стиснення без втрат інформації RLE. Дозволяє зберігати всю інформацію, що створюється у цій програмі. Крім цього, у зв'язку з популярністю Photoshop цей формат підтримується практично всіма сучасними редакторами комп'ютерної графіки. Його зручно використовувати для збереження проміжного результату під час роботи у Photoshop та інших растрових редакторах.

RIFF- Формат графічного редактора Corel Painter. Дозволяє зберігати всю інформацію, що створюється у цій програмі. Його слід використовувати для збереження проміжного результату під час роботи в Painter.

Формат	Макс. число біт/піксел	Макс. кількість кольорів	Макс. розмір зображення, піксел	Методи стиснення	Кодування кількох зображень
		281 474 976 710 656	2 147 483 647 x 2 147 483 647	Deflation (варіант LZ77)
			всього 4 294 967 295	LZW, RLE та інші

Засоби для роботи з растровою графікою

У великому класі програм обробки растрової графіки особливе місце займає пакет Photoshop компанії Adobe. Сьогодні він є стандартом у комп'ютерній графіці і всі інші програми незмінно порівнюють саме з ним.

Головні елементи керування програмою Adobe Photoshop зосереджені у рядку меню та панелі інструментів. Особливу групу складають діалогові вікна – інструментальні палітри:

Палітра Щіткикерує параметрами інструментів редагування. У режимі редагування пензля входять після подвійного клацання на її зображенні на панелі. Клацніть при натиснутій клавіші CTRL знищує пензель. Подвійним клацанням на вільному полі палітри відкривають діалогове вікно формування нового пензля, який автоматично додається до палітри.

Палітра Параметрислужить редагування властивостей поточного інструмента. Відкрити її можна не лише з рядка меню, але й подвійним клацанням на значку інструмента на панелі інструментів. Склад елементів керування панелі залежить від вибраного інструменту.

Палітра Інфозабезпечує інформаційну підтримку засобів відображення. На ній представлені: поточні координати вказівника миші, розмір поточної виділеної області, параметри кольору елемента зображення та інші дані.

Палітра Навігатордозволяє переглянути різні фрагменти зображення та змінити масштаб перегляду. У вікні панелі розміщено мініатюру зображення з виділеною областю перегляду.

Палітра Синтезвідображає значення кольору поточних кольорів переднього плану та фону. Повзунки на колірній лінійці відповідної системи кольорів дозволяють редагувати ці параметри.

Палітра Каталогмістить набір доступних кольорів. Такий набір можна завантажити та редагувати, додаючи та видаляючи кольори. Колірний тон переднього плану та фону вибирають зі складу набору. У стандартному комплекті постачання програми передбачено кілька колірних наборів, переважно компанії Pantone.

Палітра Шарислужить керувати відображенням всіх шарів зображення, починаючи з верхнього. Можливе визначення параметрів шарів, зміна їхнього порядку, операції із шарами із застосуванням різних методів.

Палітру Каналивикористовують для виділення, створення, дублювання та видалення каналів, визначення їх параметрів, зміни порядку, перетворення каналів на самостійні об'єкти та формування суміщених зображень з декількох каналів.

Палітра Контуримістить список усіх створених контурів. При перетворенні контуру у виділену область його використовують для формування відсічного контуру.

графіки векторні графікаФрактальна графіка Растровезображення... третього порядку. У загалому разі рівняння кривої... у форматі TIFF можна зберігати відомостіпро маски (контури) зображень. ...

• Графікадля створення Web сторінок у Flash

  Курсова робота >> Інформатика

  ... графіки. Загальновідомо, що векторна графіказаймає менше місця, ніж раніше використовуваної растрова графіка... але й растровізображення. При використанні растровий графікизображення описується... даному випадку HTML-код зведенийдо мінімуму за рахунок...

• Комп'ютерна графіка (9)

  Шпаргалка >> Інформатика, програмування

  Тому часто зустрічаються терміни "ВЕКТОРНА ГРАФІКА"та " РОЗТРОВА ГРАФІКА". У першому випадку виконується кусочно-лінійна... математичних моделей елементів з метою мінімізації спільногообсягу відомостейу математичній моделі об'єкта М. Таким...

Технології обробки графічної інформації.

Комп'ютерна графікає однією з сучасних технологій створення різних зображень за допомогою апаратних і програмних засобів комп'ютера, відображення їх на екрані монітора і потім збереження у файлі або друку на принтері.

Існує два способи представлення графічних зображень: растровийі вектор.Відповідно розрізняють растровий та векторний формати графічних файлів, що містять інформацію графічного зображення.

Растрові формати добре підходять для зображень зі складними гамами кольорів, відтінків та форм. Це зображення, як фотографії, малюнки, відскановані дані.

Векторні формати добре застосовні для креслень та зображень із простими формами, тінями та забарвленням.

Растрова графіка. Найпростіше реалізувати растрове уявлення зображення. Растр, або растровий масив (bitmap), представляє сукупність бітів, що розташовані на сітчастому полі-канві. Біт може бути увімкнений (одиничний стан) або вимкнений (нульовий стан). Стан бітів можна використовувати для представлення чорного або білого кольорів, так що, з'єднавши на канві кілька бітів, можна створити зображення з чорних і білих точок.

Растрове зображення нагадує аркуш картатого паперу, у якому кожна клітинка зафарбована чорним чи білим кольором, разом формуючи малюнок.

Основним елементом растрового зображення є піксел (ріксел). Під цим терміном часто розуміють кілька понять: окремий елемент растрового зображення, окрема точка на екрані монітора, окрема точка на зображенні, надрукованому принтером. Тому на практиці ці поняття часто позначають так:

піксел- окремий елемент растрового зображення;

відеопіксел- Елемент зображення на екрані монітора;

крапка- окрема точка, що створюється принтером або фотонабірним автоматом. Колір кожного пікселя растрового зображення - чорний, білий, сірий або будь-який спектр - запам'ятовується за допомогою комбінації бітів. Чим більше бітів використовується для цього, тим більше відтінків кольорів для кожного пікселя можна отримати. Кількість бітів, що використовуються комп'ютером для зберігання інформації про кожний піксель, називається бітовою глибиною або глибиною кольору.

Найбільш простий тип растрового зображення складається з пікселів, що мають два можливі кольори - чорний і білий. Для зберігання такого типу пікселів потрібен один біт у пам'яті комп'ютера, тому зображення, що складаються з пікселів такого виду, називаються 1-бітовими зображеннями. Для відображення більшої кількості кольорів використовується більше біт інформації. Число можливих і доступних кольорів або градацій сірого кольору кожного пікселя дорівнює двом ступенем, що дорівнює кількості бітів, що відводяться для кожного пікселя. 24 біти забезпечують понад 16 мільйонів кольорів. Про 24-бітові зображення часто говорять як про зображення з природними кольорами, оскільки такої кількості кольорів більш ніж достатньо, щоб відобразити всілякі кольори, які здатні розрізняти людське око.

Основний недолік растрової графікиполягає в тому, що кожне зображення для свого зберігання потребує великої кількості пам'яті. Прості растрові зображення, такі як копії екрана комп'ютера або чорно-білі зображення, займають кілька сотень кілобайтів пам'яті. Деталізовані високоякісні малюнки, наприклад, зроблені за допомогою сканерів з високою роздільною здатністю, займають вже десятки мегабайтів.

Для вирішення проблеми обробки об'ємних (в сенсі витрат пам'яті) зображень використовуються два основні способи:

1. збільшення пам'яті комп'ютера;

2. Стиснення зображень.

Іншим недоліком растрового представлення зображень є зниження якості зображення при масштабуванні.

Векторна графіка. Векторне уявлення, на відміну від растрової графіки, визначає опис зображення у вигляді ліній та фігур, можливо, із зафарбованими областями, що заповнюються суцільним або градієнтним кольором. Хоча це може бути більш складним, ніж використання растрових масивів, але для багатьох видів зображень використання математичних описів є більш простим способом.

У векторній графіці для опису об'єктів використовуються комбінації комп'ютерних команд та математичних формул для опису об'єктів. Це дозволяє різним пристроям комп'ютера, таким як монітор і принтер, при малюванні цих об'єктів обчислювати, де потрібно поміщати реальні точки.

Векторну графіку часто називають об'єктно-орієнтованоюабо креслярською графікою.Є низка найпростіших об'єктів, чи примітивів, наприклад: еліпс, прямокутник, лінія. Ці примітиви та їх комбінації використовуються для створення більш складних зображень. Якщо подивитися зміст файлу векторної графіки, виявляється схожість із програмою. Він може містити команди, схожі на слова та дані в коді АЗСІ, тому векторний файл можна відредагувати за допомогою текстового редактора. Наведемо в умовному спрощеному вигляді команди, що описують коло:

об'єкт – коло;

центр – 50, 70; радіус – 40;

лінія: колір – чорний, товщина – 0.50;

заливання – ні.

Даний приклад показує основну перевагу векторної графіки - опис об'єкта є простим і займає мало пам'яті. Для опису цього ж кола засобами растрової графіки потрібно було б запам'ятати кожну окрему точку зображення, що зайняло б набагато більше пам'яті.

Крім того, векторна графіка в порівнянні з растрової має наступні переваги:

§ простота масштабування зображення без погіршення його якості;

§ незалежність обсягу пам'яті, необхідної для зберігання зображення, від вибраної моделі кольорів.

Недолікомвекторних зображень є їх деяка штучність, яка полягає в тому, що будь-яке зображення необхідно розбити на кінцеве безліч його примітивів.

Растрова та векторна графіка існують не відокремлено один від одного. Так, векторні малюнки можуть включати і растрові зображення. Крім того, векторні та растрові зображення можуть бути перетворені один в одного – у цьому випадку говорять про конвертацію графічних файлів в інші формати. Достатньо просто виконується перетворення векторних зображень на растрові. Не завжди здійснено перетворення растрової графіки у векторну, так як для цього растрова картинка повинна містити лінії, які можуть бути ідентифіковані програмою конвертації (типу СоrelTrаse у складі пакета СоrelDrаw) як векторні примітиви. Це стосується, наприклад, високоякісних фотографій, коли кожен піксел відрізняється від сусідніх.

Роздільна здатність- це кількість елементів у заданій області. Цей термін застосовується до багатьох понять, наприклад, таких як:

§ роздільна здатність графічного зображення;

§ роздільна здатність принтера як пристрою виведення;

§ роздільна здатність миші як пристрої введення.

Наприклад, здатність лазерного принтера може бути задана 300 dpi (dot per inche - точок на дюйм), що означає здатність принтера надрукувати на відрізку в один дюйм 300 окремих точок. У цьому випадку елементами зображення є лазерні точки, а розмір зображення вимірюється у дюймах.

Роздільна здатність графічного зображеннявимірюється у пікселах на дюйм. Зазначимо, що піксел у комп'ютерному файлі немає певного розміру, оскільки хропе лише інформацію про колір. Фізичний розмір піксел набуває при відображенні на конкретному пристрої виводу, наприклад моніторі або принтері.

Роздільна здатність технічних пристроївпо-різному впливає виведення векторної і растрової графіки.

Так, при виведенні векторного малюнка використовується максимальна роздільна здатність пристрою виведення. При цьому команди, що описують зображення, повідомляють пристрою виведення положення та розміри якогось об'єкта, а пристрій для його промальовування використовує максимально можливу кількість точок. Таким чином, векторний об'єкт, наприклад, коло, роздруковане на принтерах різної якості, має на аркуші паперу однакові положення та розміри. Однак більш гладко коло виглядає при друку на принтері з більшою роздільною здатністю, оскільки складається з більшої кількості точок принтера.

Значно більший вплив роздільна здатність пристрою виведення робить висновок растрового малюнка. Якщо у файлі растрового зображення не визначено, скільки пікселів на дюйм має створювати пристрій виводу, то для кожного піксела за замовчуванням використовується мінімальний розмір. У разі лазерного принтера мінімальним елементом є лазерна точка, в моніторі - відеопіксел. Так як пристрої виводу відрізняються розмірами мінімального елемента, який може бути ними створений, розмір растрового зображення при виведенні на різних пристроях також буде неоднаковий.

Деякі предмети видно тому, що випромінюють світло, а інші - тому, що його відбивають. Коли предмети випромінюють світло, вони набувають у нашому сприйнятті від кольору, що бачить око людини. Коли предмети відбивають світло, їх колір визначається кольором падаючого ними світла і кольором, який ці об'єкти відбивають. Випромінене світло виходить з активного джерела, наприклад, екрана монітора. Відбите світло відбивається від поверхні об'єкта, наприклад, аркуша паперу.

Існують два методи опису кольору: система адитивних та субтрактивних кольорів.

Система адитивних кольорівпрацює з випромінюваним світлом. Адитивний колір виходить при поєднанні різнокольорових променів світла. В системі використовуються три основні кольори: червоний, зелений та синій ( Rеd, Green, Вlue - RGB). При змішуванні в різних пропорціях виходить відповідний колір. Відсутність цих кольорів становить у системі чорний колір. Схематично змішування кольорів показано малюнку 1.

а) Адитивний колір; б) Субтрактивний колір.

Малюнок 7 - Система змішування кольорів

У системі субтрактивних кольоріввідбувається зворотний процес: будь-який колір виходить відніманням інших кольорів із загального променя світла. При цьому білий колір виходить через відсутність усіх кольорів, а присутність усіх кольорів дає чорний колір. Система субтрактивних кольорів працює із відбитим кольором, наприклад, від аркуша паперу. Білий папір відображає всі кольори, пофарбований - деякі поглинає, інші відображає.

У системі субтрактивних кольорів основними є блакитний, пурпуровий та жовтий кольори ( Суаn, Magenta, Уеllow - СМY)- додаткові червоному, зеленому та синьому. Коли ці кольори змішують на папері рівної пропорції, виходить чорний колір. Цей процес проілюстровано малюнку б. У зв'язку з тим, що друкарські фарби не повністю поглинають світло, комбінація трьох основних кольорів виглядає темно-коричневою. Тому для коригування тонів та отримання істинно чорного кольору до принтерів додають трохи чорної фарби. Системи кольорів, засновані на такому принципі чотириколірного друку, позначають абревіатурою СМУК (Суаn, Magenta, Уеllow, blасК).

Існують і інші системи кодування кольорів, наприклад, подання його у вигляді тону, насиченості та яскравості ( Нuе, Saturation, Вrightness - НSВ).

Тон є конкретним відтінком кольору, відмінним від інших: червоним, блакитним, зеленим і т. п. Насиченість характеризує відносну інтенсивність кольору.

При зменшенні, наприклад, насиченості червоного кольору, він стає пастельнішим або бляклим. Яскравість (або освітленість) кольору показує розмір чорного відтінку, що додається до кольору, що робить його темнішим. Система НSВ добре узгоджується з моделлю сприйняття кольору людиною. Тон є еквівалентом довжини хвилі світла, насиченість – інтенсивності хвилі, а яскравість – загальної кількості світла. Недоліком цієї системи є необхідність перетворення її на інші системи: RGВ - при виведенні зображення на монітор; СМУК - при виведенні на чотириколірний принтер.

Інше позначення системи НSВ - НSL- (Nue, Saturation, Light- тон, насиченість та освітленість).

Розглянуті системи працюють із усім спектром кольорів - мільйонами можливих відтінків. Однак користувачеві часто достатньо не більше кількох сотень кольорів. У цьому випадку зручно використовувати індексовані палітри - набори кольорів, що містять фіксовану кількість кольорів, наприклад, 16 або 256, з яких можна вибрати потрібний колір. Перевагою таких палітр є те, що вони займають набагато менше пам'яті, ніж повні системи RGВ та СМУК.

Під час роботи із зображенням комп'ютер створює палітру та присвоює кожному кольору номер, потім при вказуванні кольору окремого пікселя або об'єкта просто запам'ятовується номер, який має цей колір на панелі. Для запам'ятовування числа від 1 до 16 необхідно 4 біти пам'яті, а від 1 до 256 - 8 бітів, тому зображення, що мають 16 кольорів, називають 4-бітовими, а 256 кольорів - 8-бітовими. У порівнянні з 24 бітами, необхідними для зберігання повного кольору в системі RGВ, або з 32 бітами - у системі СМУК, економія пам'яті очевидна.

При роботі з палітрою можна застосовувати будь-які кольори, наприклад системи RGВ, але обмежена їх кількість. Так, при використанні 256-колірної палітри в процесі її створення та нумерації кожен колір на палітрі описується як звичайний 24-бітовий колір системи RGВ. При посиланні на будь-який колір вже вказується його номер, а чи не конкретні дані системи ВВВ, описують цей колір.

Масштабування зображень. Масштабування полягає у зміні вертикального та горизонтального розмірів зображення. Масштабування може бути пропорційним - у разі співвідношення між висотою і шириною малюнка не змінюється, а змінюється загальний розмір, і непропорційним - у разі обидва виміри змінюються по-різному.

Масштабування векторних малюнківвиконується просто та без втрати якості. Так як об'єкти векторної графіки створюються за їх описами, то зміни масштабу векторного об'єкта, досить змінити його опис. Наприклад, щоб збільшити вдвічі векторний об'єкт, слід подвоїти значення, що описує його розмір.

Масштабування растрових малюнківє набагато складнішим процесом, ніж для векторної графіки і часто супроводжується втратою якості. При зміні розмірів растрового зображення виконується одна з таких дій:

§ одночасна зміна розмірів усіх пікселів (у більший чи менший бік);

§ додавання або зменшення пікселів з малюнка для відображення змін, що відбуваються в ньому, зване вибіркою пікселів у зображенні.

Найпростіший спосіб зміни масштабу растрового малюнка полягає у зміні розміру всіх пікселів. Так як всередині самого малюнка пікселі не мають розміру і набувають його вже при виведенні на зовнішній пристрій, то зміна розміру пікселів растру сильно схоже на масштабування векторних об'єктів - необхідно змінити тільки опис пікселя, а решта виконає пристрій виведення.

Пристрій виведення для створення пікселя певного фізичного розміру використовує стільки своїх мінімальних елементів (лазерних точок для лазерного принтера, відеопікселів для монітора), скільки зможе. При масштабуванні зображення кількість пікселів, що входять до нього, не змінюється, а змінюється кількість створюваних пристроєм виведення елементів, що йдуть на побудову окремого пікселя зображення. На малюнку 8 показаний приклад масштабування растрового зображення - збільшення його вдвічі за кожним виміром.

Малюнок 8 - Масштабування растрового зображення

Вибір растрового малюнка може бути зроблено двома різними способами.

1) За першим способом просто дублюється або видаляється необхідну кількість пікселів. При цьому в результаті масштабування, як правило, погіршується якість зображення. Наприклад, зі збільшенням розміру малюнка зростають його зернистість і дискретність. При зменшенні розміру малюнка втрати в якості менш помітні, проте при наступному відновленні зменшеного малюнка до колишнього розміру знову зростають зернистість і дискретність. Це пов'язано з тим, що при зменшенні розміру малюнка частина пікселів була видалена з вихідного зображення і втрачена безповоротно, а при подальшому відновленні розмірів малюнка пікселі, що відсутні, дублювалися з сусідніх.

2) За другим способом за допомогою певних обчислень можна створити пікселі іншого кольору, що визначається кольорами початкового пікселя та його оточення. Цей метод називається інтерполяцією і є складнішим, ніж просте дублювання. При інтерполяції крім дублюваних пікселів, відбираються і сусідні з ними, за допомогою яких піксели, що створюються, отримують від існуючих усереднений колір або відтінок сірого. В результаті переходи між пікселами стають плавнішими, що дозволяє прибрати або зменшити ефект «пилкоподібності» зображення.

Стиснення зображень. Як і багато інформації, графіка може бути стиснута. Це вигідно з погляду економії пам'яті комп'ютера, оскільки, наприклад, високоякісні зображення, як говорилося, мають розміри до кількох десятків мегабайтів. Для файлів графічних зображень розроблено безліч схем та алгоритмів стиснення, основними з яких є:

1. груповий стиск;

2. кодування методом Хаффмана;

3. стиск за схемою LZW;

4. арифметичний стиск;

5. стиск із втратами,

6. перетворення кольорів RGB на кольори УUV.

В основі більшості схем стиснення лежить використання однієї з таких властивостей графічних даних: надмірність, передбачуваність та необов'язковість. Зокрема, групове кодування (RLE) ґрунтується на використанні першої властивості. Кодування за методом Хаффмана і арифметичне кодування, засновані на статистичній моделі, використовують передбачуваність, пропонуючи більш короткі коди для пікселів, що часто зустрічаються. Алгоритми стиснення із втратами ґрунтуються на надмірності даних.

Слід врахувати, що алгоритм, що забезпечує велику ступінь стиснення, зазвичай складніший і тому вимагає розпакування даних більше процесорного часу.

Розглянемо докладніше кілька алгоритмів стискування.

Груповий стиск. Груповий стиск є однією з найпростіших схем стиснення файлів. Суть його полягає в тому, що серія величин, що повторюються, замінюється єдиною величиною і її кількістю. На прикладі можна помітити вигоду в довжині між «ааbbbbbbbсdddeeeeaaa» і «2а7b1сЗd4еЗа». Даний алгоритм простий у реалізації та добре стискає графічні файли з великими однотонними областями. Групове кодування використовується у багатьох форматах растрових файлів, таких як ТIFF, РСХ тощо.

Кодування методом Хаффмана. Сенс методу Хаффмана полягає у заміні даних більш ефективними кодами. Коротші коди використовуються для заміни більш часто з'являються величин. Наприклад, у вираженні аbbbcccddeeeeeeeeef є шість унікальних величин, з частотами появи: а:1, b:3, с:3, d:2, е:9, f:1. Для утворення мінімального коду використовують двійкове дерево. Алгоритм об'єднує в пари елементи, що з'являються найменш часто, потім об'єднується пара в один елемент, а їх частоти об'єднуються. Ця дія повторюється до тих пір, поки елементи не поєднаються в пари. У цьому прикладі треба об'єднати а і f - це перша пара, а присвоюється нульова гілка, а f - перша. Це означає, що 0 та 1 будуть молодшими бітами кодів для а та 7 відповідно. Старші біти будуть отримані з дерева в міру його побудови.

Підсумовування частотдає у результаті 2. Тепер найнижча частота -2, тому пара і f об'єднується з d (яка теж має частоту 2). Початковій парі присвоюється нульова гілка, а d - гілка 1. Таким чином, код а закінчується на 00; для f на 01,d закінчується на 1 і буде на один біт коротше в порівнянні з кодами а і f.

Дерево продовжує будуватися так, що найменш поширені величини описуються довшими кодами. Дане кодування потребує точної статистики, що виражається у тому, як часто кожна величина з'являється у файлі. Отже, для роботи за схемою Хаффмана потрібні два етапи: на першому етапі створюється статистична модель, на другому кодуються дані. Слід зазначити, що компресія та декомпресія, за Хаффманом, – досить повільний процес.

Таблиця 8 - Типи графічних файлів

Перш ніж братися за вивчення програми фотошоп, слід спочатку ознайомитися з початковими базовими поняттями зі світу цифрової графіки. До таких відносяться види графіки: растрові та векторні зображення.

Ці два поняття постійно вам зустрічатимуться, тому давайте розберемося, що це таке і в чому між ними різниця.

Растрові зображення

Растрові зображення це основний та найпопулярніший вид графіки. Левова частина зображень, які ви зустрічаєте в інтернеті, це саме растр. Ваш фотоапарат, смартфон та будь-який інший гаджет чи прилад роблять знімки, які вже відносяться до растру. Це технічно найпростіший і доступніший спосіб малювання графіки.

Як будь-який живий організм складається з найдрібніших частинок - клітин, так растрове зображення складається з пікселів.

Програма фотошоп була створена для роботи саме із растровими зображеннями. Усі можливості, інструменти та механізми програми розроблені для редагування пікселів зображення.

Чому цей вид графіки такий популярний?

Справа в тому, що в силу своєї структури растрові зображення можуть відображати плавні переходи кольору, градієнти. Краї об'єктів на фото можуть бути плавними. Колір передається чітко, близьким до реального, а саме те, що потрібно, щоб передати наш реальний світ у вигляді фотографії.

Растрові зображення зазвичай зберігаються у стислому вигляді. Залежно від типу стиснення може бути можливо або неможливо відновити зображення точно таким, яким воно було до стиснення (стиснення без втрат або стиснення з втратами). Так само в графічному файлі може зберігатися додаткова інформація: про автора файлу, фотокамеру та її налаштування, кількість точок на дюйм під час друку та ін.

Незважаючи на переваги, у растру є серйозні недоліки:

1. У зв'язку з тим, що кожен піксель містить у собі досить багато інформації, то коли ми говоримо про мільйони пікселів в одному зображенні, стає зрозумілим, який обсяг інформації буде закодований у пам'яті. Це призводить до збільшення розміру файлу. Тому чим більше пікселів у фотографії, тим більше вона важить.

2. Складнощі масштабування зображення. При збільшенні утворюється зернистість і зникає деталізація. При зменшенні фотографії внаслідок складних перетворювальних процесів відбувається втрата пікселів. При цьому деталізація зображення постраждає не так сильно, як при збільшенні, але цей процес вже незворотний, тобто якщо потрібно знову збільшити зображення, воно сильно втратить як.

Векторні зображення

Векторні зображення складаються з елементарних геометричних об'єктів, таких як: точки, лінії, кола, багатокутники тощо. В основі їх контурів лежать математичні рівняння, що повідомляють пристрої як малювати окремі об'єкти. Ці об'єкти складають фігури, а вони, у свою чергу, заповнюються кольором.

Векторне зображення- Це набір координат вершин, що утворюють найпростіші геометричні фігури, з яких складається підсумкове зображення.

Така графіка створюється безпосередньо людиною за допомогою спеціалізованих програм, наприклад, Adobe Illustrator та Corel Draw. Потрібно мати спеціальні навички користування цими програмами, а також вмінням малювати. Зрозуміло, це доступно не багатьом людям, тому такий вид графіки не так широко поширений.

Векторні зображення створюються переважно для індустрії реклами та дизайну.

Переваги векторної графіки:

1. Можливість змінювати масштаб зображень без втрати якості до будь-яких розмірів, вага зображення не збільшується. При зміні розмірів відбувається перерахунок координат та товщини ліній, а потім побудова об'єктів у нових розмірах.

2. Векторне зображення не зберігає в собі тонни інформації, тому вага такого файлу буде в рази менша за растр.

3. Можливість трансформації зображення з вектора в растр без втрати якості та будь-яких складнощів. Це може зробити фотошоп у два клацання миші.

Недоліки:

Векторна графіка не підходить для створення реалістичних картин та фотографій. Вона сильно обмежена у передачі плавних переходів та градієнтів між квітами. В результаті цього всі кольори та лінії сильно контрастують.

Фотошоп хоч і працює з растрової графікою, але у своєму наборі інструментів містить векторні елементи. Насамперед це. При додаванні тексту до зображення у фотошопі створюється окремий текстовий шар. Доки цей шар живе самостійно, він є векторним елементом. Його можна розтягувати до будь-яких розмірів, і текст завжди буде чітким.

Фотошопи також являють собою найпростіші векторні зображення.

Крім того, хоч фотошоп не може створювати векторну графіку, він може відкривати її. Тим самим можна додавати заздалегідь підготовлені дизайн-об'єкти та масштабувати їх без втрати якості.

Таким чином, підіб'ємо короткі висновки:

— растрові зображення є фотореалістичними, а у векторних зображень завжди видно, що вони намальовані;

- масштабування зображень дуже важлива можливість, якою потрібно вміти користуватися під час роботи з фотошопом. Для цього треба знати, як і коли втрачається якість графіки і намагатися не допустити цього. Тоді ваші майбутні роботи будуть із тих, де приємно милуватися найдрібнішими деталями та захоплюватись наскільки вони класно намальовані.

Помітили помилку в тексті - виділіть її та натисніть Ctrl+Enter. Дякую!

Дискретизація

Прикладом аналогового уявлення графічної інформації може бути мальовниче полотно, колір якого змінюється безперервно, а дискретного - зображення, надруковане з допомогою струминного принтера і з окремих точок різного кольору.

Приклад аналогового зберігання звукової інформації є вінілова пластинка (звукова доріжка змінює свою форму безперервно), а дискретного - аудіокомпакт-диск (звукова доріжка якого містить ділянки з різною здатністю, що відбиває).

Подання зображень в ЕОМ

Зображення:

Растрове

Векторне

Растрове:

Растрове зображенняє сукупність точок (пікселів) різних кольорів.

Піксель - Мінімальна ділянка зображення, колір якого можна задати незалежним чином.

У процесі кодування зображення виконується його просторова дискретизація.

Просторову дискретизацію зображення можна порівняти з побудовою зображення з мозаїки (великої кількості маленького різнокольорового скла).

Зображення розбивається деякі маленькі фрагменти (точки), причому кожному фрагменту присвоюється значення його кольору, тобто код кольору (червоний, зелений, синій тощо).

Якість зображення залежить від кількості точок (що менший розмір точки і, відповідно, більша їх кількість, тим краща якість) і кількості кольорів (що більше кольорів, тим якісніше кодується зображення).

Плюси растрового кодування:

2. Поширеність

Мінуси растрового кодування:

1. Універсальний метод (дозволяє закодувати будь-яке зображення)

2. Поширеність

3. Єдиний метод для кодування та обробки розмитих зображень, які не мають чітких меж (фотографій)

4. Растрове зображення природно більшість пристроїв ввода-вывода

Найбільш популярні растрові формати:

Формати растрових зображень:

Bit MaP image (BMP)- Універсальний формат растрових графічних файлів, використовується в операційній системі Windows. Цей формат підтримується багатьма графічними редакторами, зокрема редактором Paint. Рекомендується для зберігання та обміну даними з іншими програмами.

Graphics Interchange Format (GIF)- формат растрових графічних файлів, що підтримується додатками для різних операційних систем. Включає алгоритм стиснення без втрат інформації, що дозволяє зменшити обсяг файлу кілька разів. Рекомендується для зберігання зображень, створюваних програмним шляхом (діаграм, графіків тощо) та малюнків (типу аплікації) з обмеженою кількістю кольорів (до 256). Використовується для розміщення графічних зображень на веб-сторінках в Інтернеті.

Tagged Image File Format (TIFF)- формат растрових графічних файлів, що підтримується всіма основними графічними редакторами та комп'ютерними платформами. Включає алгоритм стиснення без втрат інформації. Використовується для обміну документами між різними програмами. Рекомендується для використання під час роботи з видавничими системами. Формат підтримує великий діапазон зміни глибини кольору, різні колірні простори, різні налаштування стиснення (як із втратами, так і без).

RAW- зберігає інформацію, що безпосередньо одержується з матриці цифрового фотоапарата або аналогічного пристрою без застосування до неї будь-яких перетворень, а також зберігає налаштування фотокамери.

Векторне зображення:

Векторне зображенняє сукупність графічних примітивів (точка, відрізок, еліпс...). Кожен примітив описується математичними формулами. Кодування залежить від прикладного середовища.

Перевагоювекторної графіки є те, що файли, що зберігають векторні графічні зображення мають порівняно невеликий обсяг.

Важливо також, що векторні графічні зображення можуть бути збільшені чи зменшені без втрати якості.

Плюси векторного зображення:

1. Найкращий спосіб для зберігання креслень, схем, карт

2. При кодуванні немає втрати інформації

3. При зміні розміру немає спотворень

4. Розмір файлу залежить від складності малюнка

5. При масштабуванні зображення немає спотворень

Мінуси векторного зображення:

1. Не всі об'єкти можна зобразити у векторному вигляді

2. Утруднений переведення з растрового у векторне зображення

3. Неефективно використовувати для фотографій та розмитих зображень

Формати векторних зображень

cdr– формат використовуваний програмою CorelDraw.

cmx– формат графічних програм корпорації Corel, призначений передачі малюнків між різними програмами.

ai– формат файлів, створених програмою Adobe Illustrator.

wmf(Windows Metafile) – графічний формат файлу в системі Microsoft Windows, універсальний векторний формат, який підтримується більшістю Windows додатків.

eps– відносно універсальний векторний формат файлів, який підтримує більшість векторних редакторів - CorelDraw, Adobe Illustrator, Macromedia FreeHand.

fla– вихідніFlash-файли, створюються вAdobeFlash(колишнь.MacromediaFlash).

swf– Flash-формат, який можна переглядати за допомогою Flash Player, що встановлюється як plugin у браузер.

svg- Скорочення від англ. Scalable Vector Graphics. Є відкритим стандартом, тобто. на відміну від більшості інших форматів, SVG не є чиєюсь власністю.

"