Obraz rastrowy. Obrazy rastrowe i wektorowe. Charakterystyka obrazu bitmapowego

Grafika rastrowa

Grafika rastrowa, informacje ogólne. Rastrowe reprezentacje obrazów. Rodzaje rastrów. Czynniki wpływające na ilość pamięci zużywanej przez obraz bitmapowy. Zalety i wady grafiki rastrowej. Charakterystyka geometryczna rastra (rozdzielczość, rozmiar rastra, kształt piksela). Liczba kolorów w mapie bitowej. Narzędzia do pracy z grafiką rastrową.

Grafika rastrowa, informacje ogólne

Komputerowy obraz rastrowy jest reprezentowany jako prostokątna matryca, której każda komórka jest reprezentowana przez kolorową kropkę.

podstawa rastrowy reprezentacja graficzna jest piksel(kropka) wskazująca jego kolor. Opisując np. czerwoną elipsę na białym tle, należy wskazać jej kolor każdy punkty elipsy i tła. Obraz jest reprezentowany jako duża liczba kropek – im więcej, tym lepszy wizualnie obraz i większy rozmiar pliku. Te. jeden lub nawet obraz może być prezentowany w lepszej lub gorszej jakości w zależności od liczby punktów na jednostkę długości – rezolucja(zwykle punkty na cal – dpi lub piksele na cal – ppi).

Obrazy rastrowe przypominają kartkę papieru w kratkę, na której każda komórka jest pomalowana na czarno lub biało, tworząc razem wzór. Piksel– główny element obrazów rastrowych. To właśnie te elementy składają się na obraz rastrowy, tj. grafika rastrowa opisuje obrazy za pomocą kolorowych kropek ( piksele), znajdujący się na siatce.

Edytując grafikę rastrową, dokonujesz edycji pikseli, ale nie linie. Grafika rastrowa jest zależna od rozdzielczości, ponieważ informacje opisujące obraz są dołączone do siatki o określonym rozmiarze. Podczas edycji grafiki rastrowej jakość jej prezentacji może ulec zmianie. W szczególności zmiana rozmiaru grafiki rastrowej może spowodować postrzępienie krawędzi obrazu w wyniku ponownego rozmieszczenia pikseli na siatce. Wyprowadzanie grafiki rastrowej na urządzenia o rozdzielczości niższej niż rozdzielczość samego obrazu spowoduje obniżenie jego jakości.

Ponadto jakość charakteryzuje się także liczbą kolorów i odcieni, jakie może przyjąć każdy punkt obrazu. Im większą liczbą odcieni charakteryzuje się obraz, tym więcej cyfr potrzeba do ich opisania. Kolor czerwony może mieć numer 001 lub 00000001. Zatem im wyższa jakość obrazu, tym większy rozmiar pliku.

Reprezentacja rastrowa jest zwykle używana w przypadku obrazów typu fotograficznego z dużą ilością szczegółów lub cieniowania. Niestety skalowanie takich obrazów w dowolnym kierunku zwykle pogarsza jakość. Zmniejszenie liczby punktów powoduje utratę drobnych szczegółów i deformację napisów (choć może to nie być tak zauważalne, jeśli zmniejszy się rozmiar wizualny samego obrazu - tj. Zachowana zostanie rozdzielczość). Dodanie pikseli prowadzi do pogorszenia ostrości i jasności obrazu, ponieważ nowym punktom należy nadać odcienie, które są średnie między dwoma lub większą liczbą sąsiadujących kolorów.

Korzystając z grafiki rastrowej, możesz odzwierciedlić i przekazać całą gamę odcieni i subtelnych efektów właściwych prawdziwemu obrazowi. Obraz rastrowy jest bliższy fotografii; pozwala dokładniej odtworzyć główne cechy fotografii: oświetlenie, przezroczystość i głębię ostrości.

Najczęściej obrazy rastrowe uzyskuje się poprzez skanowanie fotografii i innych obrazów za pomocą aparatu cyfrowego lub poprzez „przechwytywanie” klatki z wideo. Obrazy rastrowe można także uzyskać bezpośrednio w programach do grafiki rastrowej lub wektorowej poprzez konwersję obrazów wektorowych.

Typowe formaty .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx itd.

Reprezentacje obrazów rastrowych

Piksel– główny element obrazów rastrowych. Są to elementy składające się na obraz rastrowy.

Obraz cyfrowy to zbiór pikseli. Każdy piksel obrazu rastrowego charakteryzuje się współrzędnymi x i y oraz jasnością V(x,y) (dla obrazów czarno-białych). Ponieważ piksele mają charakter dyskretny, ich współrzędne są wielkościami dyskretnymi, zwykle liczbami całkowitymi lub liczbami wymiernymi. W przypadku obrazu kolorowego każdy piksel charakteryzuje się współrzędnymi x i y oraz trzema jasnościami: jasnością czerwoną, jasnością niebieską i jasnością zieloną (VR, V B, V G). Łącząc te trzy kolory, można uzyskać dużą liczbę różnych odcieni.

Należy pamiętać, że jeśli przynajmniej jedna z cech obrazu nie jest liczbą, to obraz należy do formy analog . Przykładami obrazów analogowych są halogramy i fotografie. Do pracy z takimi obrazami istnieją specjalne metody, w szczególności transformacje optyczne. W niektórych przypadkach obrazy analogowe są konwertowane do postaci cyfrowej. Zadanie to realizuje Image Processing.

Kolor dowolnego piksela na obrazie rastrowym jest przechowywany przy użyciu kombinacji bitów. Im więcej bitów zostanie do tego użytych, tym więcej odcieni kolorów można uzyskać. Na gradację jasności przydzielany jest zwykle 1 bajt (256 stopni), przy czym 0 oznacza czerń, a 255 oznacza biel (maksymalna intensywność). W przypadku obrazu kolorowego przydzielany jest bajt na gradację jasności wszystkich trzech kolorów. Możliwe jest zakodowanie gradacji jasności za pomocą różnej liczby bitów (4 lub 12), ale ludzkie oko jest w stanie rozróżnić tylko 8 bitów gradacji dla każdego koloru, chociaż specjalny sprzęt może wymagać dokładniejszego odwzorowania kolorów. Kolory opisane w 24 bitach zapewniają ponad 16 milionów dostępnych kolorów i często nazywane są kolorami naturalnymi.

W paletach kolorów każdy piksel jest opisany kodem. Obsługiwane jest połączenie tego kodu z tablicą kolorów składającą się z 256 komórek. Pojemność każdej komórki wynosi 24 bity. Dane wyjściowe każdej komórki to 8 bitów dla koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego.

Przestrzeń barw utworzona przez intensywność czerwieni, zieleni i błękitu jest reprezentowana w postaci sześcianu koloru (patrz ryc. 1.).

Ryż. 1. Kostka koloru

Wierzchołki sześcianu A, B, C to odpowiednio maksymalne intensywności kolorów zielonego, niebieskiego i czerwonego, a utworzony przez nie trójkąt nazywa się Trójkąt Pascala. Obwód tego trójkąta odpowiada najbardziej nasyconym kolorom. Kolor o maksymalnym nasyceniu zawiera zawsze tylko dwa składniki. Na odcinku OD występują odcienie szarości, gdzie aktualne O odpowiada czerni, a punkt D białemu.

Rodzaje rastrów

Raster– jest to kolejność ułożenia punktów (elementów rastrowych). Na ryc. 2. pokazano raster, którego elementami są kwadraty, taki raster nazywa się prostokątny, są to najczęściej używane rastry.

Chociaż możliwe jest użycie figury o innym kształcie jako elementu rastrowego: trójkąta, sześciokąta; spełniający następujące wymagania:

wszystkie liczby muszą być takie same;

powinien całkowicie zakrywać samolot, bez przeskakiwania i dziur.

Zatem możliwe jest wykorzystanie trójkąta równobocznego z ryc. 1 jako elementu rastrowego. 3, sześciokąt foremny (sześcian) Ryc. 4. Można budować rastry wykorzystując nieregularne wielokąty, ale nie ma to praktycznego znaczenia w przypadku takich rastrów.

Ryż. 3. Raster trójkątny

Przyjrzyjmy się sposobom konstruowania linii w rastrze prostokątnym i sześciokątnym.

Ryż. 4. „Raster sześciokątny”

W rastrze prostokątnym konstrukcja linii odbywa się na dwa sposoby:

Rezultatem jest linia z ośmioma połączonymi połączeniami. Sąsiednie piksele linii mogą znajdować się w jednej z ośmiu możliwych (patrz rys. 5a) pozycji. Wadą jest to, że linia jest zbyt cienka pod kątem 45°.

Rezultatem jest linia z czterema połączonymi połączeniami. Sąsiednie piksele linii mogą znajdować się w jednej z czterech możliwych (patrz rys. 5b) pozycji. Wadą jest to, że linia jest zbyt gruba pod kątem 45°.

Ryż. 5. Rysowanie linii w rastrze prostokątnym

W rastrze sześciokątnym linie są połączone sześcioma (patrz ryc. 6), takie linie są bardziej stabilne pod względem szerokości, tj. rozproszenie szerokości linii jest mniejsze niż w rastrze kwadratowym.

Ryż. 6. Rysowanie linii w rastrze sześciokątnym

Jednym ze sposobów oceny rastra jest przesłanie kanałem komunikacyjnym obrazu zakodowanego z uwzględnieniem użytego rastra, a następnie odtworzenie i wizualna analiza uzyskanej jakości. Zostało udowodnione eksperymentalnie i matematycznie, że raster sześciokątny jest lepszy, ponieważ zapewnia najmniejsze odchylenie od oryginału. Ale różnica nie jest duża.

Modelowanie rastra sześciokątnego. Na bazie kwadratu można zbudować raster sześciokątny. Aby to zrobić, sześciokąt jest reprezentowany jako prostokąt.

Czynniki wpływające na ilość pamięci zużywanej przez mapę bitową

Pliki grafiki rastrowej zajmują dużą ilość pamięci komputera. Niektóre zdjęcia zajmują dużo pamięci, ponieważ mają dużą liczbę pikseli, z których każdy zajmuje część pamięci. Na ilość pamięci zajmowanej przez obraz rastrowy największy wpływ mają trzy fakty:

rozmiar obrazu;

bitowa głębia kolorów;

Format pliku używany do przechowywania obrazu.

Istnieje bezpośredni związek z rozmiarem pliku obrazu bitmapowego. Im więcej pikseli znajduje się na obrazku, tym większy jest rozmiar pliku. Rozdzielczość obrazu nie wpływa w żaden sposób na rozmiar pliku. Rozdzielczość wpływa tylko na rozmiar pliku podczas skanowania lub edycji obrazów.

Związek między głębią bitową a rozmiarem pliku jest bezpośredni. Im więcej bitów znajduje się w pikselu, tym większy będzie plik. Rozmiar pliku grafiki rastrowej zależy w dużej mierze od formatu obrazu wybranego do przechowywania. Przy niezmienionych wszystkich pozostałych czynnikach, takich jak rozmiar obrazu i głębia bitowa, niezbędny jest schemat kompresji obrazu. Na przykład plik BMP jest zwykle większy w porównaniu do plików PCX i GIF, które z kolei są większe niż plik JPEG.

Wiele plików obrazów ma własne schematy kompresji i może również zawierać dodatkowe dane w celu krótkiego opisu obrazu na potrzeby podglądu.

Zalety i wady grafiki rastrowej

Zalety:

Grafika rastrowa skutecznie przedstawia obrazy rzeczywiste. Prawdziwy świat składa się z miliardów drobnych obiektów, a ludzkie oko jest precyzyjnie zaprojektowane do dostrzegania ogromnego zestawu dyskretnych elementów tworzących obiekty. Na najwyższym poziomie jakości obrazy wyglądają całkiem realistycznie, podobnie jak zdjęcia w porównaniu z rysunkami. Dotyczy to tylko bardzo szczegółowych obrazów, zwykle uzyskiwanych poprzez skanowanie fotografii. Oprócz naturalnego wyglądu obrazy rastrowe mają inne zalety. Urządzenia wyjściowe, takie jak drukarki laserowe, wykorzystują wzory punktów do tworzenia obrazów. Obrazy rastrowe można bardzo łatwo drukować na takich drukarkach, ponieważ komputerom łatwo jest sterować urządzeniem wyjściowym w celu przedstawiania poszczególnych pikseli za pomocą kropek.

Wady:

Obrazy bitmapowe zajmują dużą ilość pamięci. Istnieje również problem edycji obrazów rastrowych, ponieważ duże obrazy rastrowe zajmują znaczną ilość pamięci, a aby zapewnić działanie funkcji edycyjnych dla takich obrazów, zużywane są również znaczne ilości pamięci i innych zasobów komputera.

Informacje o kompresji grafiki rastrowej

Czasami cechy obrazu rastrowego są zapisywane w następującej formie: 1024x768x24. Oznacza to, że szerokość obrazu wynosi 1024 piksele, wysokość 768, a głębia kolorów 24. 1024x768 to rozdzielczość robocza dla monitorów o przekątnej 15–17 cali. Łatwo zgadnąć, że rozmiar nieskompresowanego obrazu przy tych parametrach wyniesie 1024*768*24 = 18874368 bajtów. To ponad 18 megabajtów - za dużo na jedno zdjęcie, zwłaszcza jeśli trzeba przechowywać kilka tysięcy tych zdjęć - to nie jest dużo jak na standardy komputerowe. Dlatego grafika komputerowa jest prawie zawsze używana w formie skompresowanej.

RLE (Runlength Encoding) to metoda kompresji polegająca na wyszukiwaniu sekwencji identycznych pikseli w liniach obrazu rastrowego („czerwony, czerwony, ..., czerwony” zapisywany jest jako „N czerwony”).

LZW (Lempel-Ziv-Welch) to bardziej złożona metoda polegająca na wyszukiwaniu powtarzających się fraz - identycznych sekwencji pikseli o różnych kolorach. Każda fraza jest powiązana z określonym kodem; podczas odszyfrowywania pliku kod jest zastępowany oryginalną frazą.

Kiedy pliki JPEG są kompresowane (z jakością stratną), obraz jest dzielony na sekcje o wymiarach 8x8 pikseli, a ich wartość jest uśredniana w każdej sekcji. Wartość średnia znajduje się w lewym górnym rogu bloku, resztę przestrzeni zajmują piksele o niższej jasności. Większość pikseli jest następnie resetowana do zera. Po odszyfrowaniu zero pikseli otrzymuje ten sam kolor. Następnie do obrazu stosuje się algorytm Huffmana.

Algorytm Huffmana opiera się na teorii prawdopodobieństwa. Najpierw elementy obrazu (piksele) są sortowane według częstotliwości występowania. Następnie budowane jest z nich drzewo kodowe Huffmana. Każdy element jest powiązany ze słowem kodowym. Ponieważ rozmiar obrazu zmierza do nieskończoności, osiągana jest maksymalna kompresja. Algorytm ten jest również stosowany w archiwizatorach.

Kompresję stosuje się również w grafice wektorowej, ale tutaj nie ma takich prostych wzorców, ponieważ formaty plików wektorowych różnią się dość znacznie treścią.

Charakterystyka geometryczna rastra

W przypadku obrazów rastrowych składających się z kropek koncepcja ma szczególne znaczenie uprawnienia, wyrażająca liczbę punktów na jednostkę długości. Należy rozróżnić:

oryginalna rozdzielczość;

rozdzielczość obrazu na ekranie;

rozdzielczość drukowanego obrazu.

Oryginalna rozdzielczość. Oryginalna rozdzielczość jest mierzona w rozdzielczość (kropki za cal – rozdzielczość) i zależy od wymagań dotyczących jakości obrazu i rozmiaru pliku, sposobu digitalizacji i tworzenia oryginalnej ilustracji, wybranego formatu pliku i innych parametrów. Generalnie obowiązuje zasada: im wyższe wymagania jakościowe, tym wyższa powinna być rozdzielczość oryginału.

Rozdzielczość ekranu. W przypadku kopii ekranowych obrazu zwykle nazywany jest elementarnym punktem rastrowym piksel. Rozmiar piksela różni się w zależności od wybranego rozdzielczość ekranu(z zakresu wartości standardowych), oryginalna rozdzielczość i skalę wyświetlacza.

Monitory do przetwarzania obrazu o przekątnej 20–21 cali (klasa profesjonalna) z reguły zapewniają standardowe rozdzielczości ekranu 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1280, 1920x1200, 1920x1600 pikseli. Odległość między sąsiednimi punktami fosforu na monitorze wysokiej jakości wynosi 0,22–0,25 mm.

W przypadku kopii ekranowej wystarczająca jest rozdzielczość 72 dpi, w przypadku drukowania na drukarce kolorowej lub laserowej 150–200 dpi, a w przypadku wydruku na urządzeniu do naświetlania – 200–300 dpi. Ustalono praktyczną zasadę, że podczas drukowania rozdzielczość oryginału powinna być 1,5 razy większa niż liniowość rastrowa urządzenia zewnętrzne. Jeżeli wersja papierowa ma być powiększona w stosunku do oryginału, wartości te należy pomnożyć przez współczynnik skalowania.

Rozdzielczość drukowanego obrazu i koncepcja liniowości. Wielkość punktu obrazu rastrowego zarówno na papierze (papier, folia itp.), jak i na ekranie zależy od zastosowanej metody i parametrów rasteryzacja oryginalny. Podczas rasteryzacji na oryginał nakłada się siatkę linii, z których tworzą się komórki element rastrowy. Częstotliwość siatki rastrowej jest mierzona liczbą linie na cal (linie na cal – Ipi) i nazywa się liniowość.

Rozmiar punktu rastrowego jest obliczany dla każdego elementu i zależy od natężenia tonu w danej komórce. Im wyższa intensywność, tym gęstszy jest element rastrowy. Oznacza to, że jeśli komórka zawiera kolor absolutnie czarny, rozmiar punktu rastrowego będzie pokrywał się z rozmiarem elementu rastrowego. W tym przypadku mówią o 100% obłożeniu. W przypadku koloru całkowicie białego wartość wypełnienia będzie wynosić 0%. W praktyce zajętość elementów na wydruku waha się zwykle od 3 do 98%. W tym przypadku wszystkie punkty rastrowe mają tę samą gęstość optyczną, idealnie zbliżoną do absolutnej czerni. Iluzja ciemniejszego tonu powstaje poprzez zwiększenie rozmiaru punktów i w rezultacie zmniejszenie białej przestrzeni między nimi przy tej samej odległości między środkami elementów rastrowych. Ta metoda nazywa się rasteryzacją modulacja amplitudy (AM).

Zatem rozdzielczość charakteryzuje odległość między sąsiednimi pikselami (ryc. 1.). Rozdzielczość mierzy się liczbą pikseli na jednostkę długości. Najpopularniejszą jednostką miary jest rozdzielczość(kropki na cal) – liczba pikseli na jeden cal długości (2,54 cm). Rozstawu nie należy utożsamiać z rozmiarem piksela – rozmiar piksela może być równy odstępowi lub może być mniejszy lub większy od odstępu.

Ryż. 1. Raster.

Rozmiar Raster jest zwykle mierzony liczbą pikseli w poziomie i w pionie. Można powiedzieć, że dla grafiki komputerowej najwygodniejszy jest często raster o tym samym skoku dla obu osi, czyli dpiX = dpiY. Jest to wygodne dla wielu algorytmów wyświetlania obiektów graficznych. Inaczej – problemy. Na przykład podczas rysowania okręgu na ekranie wyświetlacza EGA (przestarzały model komputerowego systemu wideo, jego raster jest prostokątny, piksele są rozciągnięte na wysokość, więc należy wygenerować elipsę, aby przedstawić okrąg).

Kształt piksela raster zależy od cech graficznego urządzenia wyjściowego (ryc. 1.2). Na przykład piksele mogą mieć kształt prostokątny lub kwadratowy i mieć równy rozmiar rastrowi (wyświetlacz ciekłokrystaliczny); okrągłe piksele, których rozmiar może nie odpowiadać podziałce rastra (drukarki).

Ryż. 2. przykłady wyświetlania tego samego obrazu na różnych rastrach

Intensywność tonu(tak zwana lekkość) Zwyczajowo dzieli się go na 256 poziomów. Większa liczba gradacji nie jest dostrzegalna przez ludzkie oko i jest zbędna. Mniejsza liczba pogarsza percepcję obrazu (minimalna akceptowalna wartość dla wysokiej jakości ilustracji rastrowej wynosi 150 poziomów). Łatwo obliczyć, że do odtworzenia 256 poziomów tonów wystarczy komórka rastrowa o rozmiarze 256 = 16 x 16 pikseli.

W przypadku wyprowadzania kopii obrazu na drukarkę lub sprzęt drukujący, liniaturę rastrową dobiera się na podstawie kompromisu pomiędzy wymaganą jakością, możliwościami sprzętu i parametrami drukowanych materiałów. Dla drukarek laserowych zalecana liniowość to 65–100 dpi, dla produkcji gazet – 65–85 dpi, dla druku książek i czasopism – 85–133 dpi, dla dzieł artystycznych i reklamowych – 133–300 dpi.

Zakres dynamiczny. Ocenia się zazwyczaj jakość reprodukcji obrazu tonalnego zakres dynamiczny (D). Ten gęstość optyczna, liczbowo równy logarytmowi dziesiętnemu odwrotności przepuszczalność (w przypadku oryginałów trzymanych pod światło, takich jak slajdy) lub współczynnik odbicia(w przypadku innych oryginałów, takich jak wydruki).

W przypadku nośników optycznych przepuszczających światło zakres dynamiki mieści się w zakresie od 0 do 4. W przypadku powierzchni odbijających światło wartość zakresu dynamiki mieści się w zakresie od 0 do 2. Im wyższy zakres dynamiki, tym więcej półtonów na obrazie i lepsza jakość jakość jego postrzegania.

W cyfrowym świecie obrazowania komputerowego termin piksel odnosi się do kilku różnych koncepcji. Może to być pojedynczy punkt na ekranie komputera, pojedynczy punkt wydrukowany na drukarce laserowej lub pojedynczy element na obrazie rastrowym. Pojęcia te nie są tożsame, dlatego aby uniknąć nieporozumień, należy je nazwać w następujący sposób: piksel wideo w odniesieniu do obrazu ekranu komputera; kropka w odniesieniu do pojedynczej kropki wytwarzanej przez drukarkę laserową. Istnieje współczynnik prostokątności obrazu, który jest wprowadzony specjalnie w celu zobrazowania liczby pikseli matrycy wzoru w poziomie i pionie.

Wracając do analogii z kartką papieru, widać, że każdy obraz rastrowy ma określoną liczbę pikseli w rzędach poziomych i pionowych. Dla ekranów istnieją następujące współczynniki prostokątności: 320x200, 320x240, 600x400, 640x480, 800x600 itd. Współczynnik ten często nazywany jest rozmiarem obrazu. Iloczyn tych dwóch liczb daje całkowitą liczbę pikseli obrazu.

Istnieje również coś takiego jak współczynnik kwadratowości pikseli. W przeciwieństwie do współczynnika kwadratowości obrazu, odnosi się on do rzeczywistych wymiarów pikseli wideo i jest stosunkiem rzeczywistej szerokości do rzeczywistej wysokości. Współczynnik ten zależy od wielkości wyświetlacza i aktualnej rozdzielczości, dlatego przyjmuje różne wartości w różnych systemach komputerowych. Kolor dowolnego piksela na obrazie rastrowym jest przechowywany w komputerze za pomocą kombinacji bitów. Im więcej bitów zostanie do tego użytych, tym więcej odcieni kolorów można uzyskać. Liczba bitów wykorzystywanych przez komputer dla danego piksela nazywana jest głębią bitową piksela. Najprostszy obraz rastrowy składa się z pikseli o tylko dwóch możliwych kolorach, czarnym i białym, dlatego obrazy składające się z pikseli tego typu nazywane są obrazami jednobitowymi. Liczba dostępnych kolorów lub odcieni szarości wynosi 2 do potęgi liczby bitów na piksel.

Kolory opisane w 24 bitach zapewniają ponad 16 milionów dostępnych kolorów i często nazywane są kolorami naturalnymi. Obrazy rastrowe mają wiele cech, które muszą być uporządkowane i przechwycone przez komputer.

Wymiary obrazu i rozmieszczenie jego pikseli to dwie główne cechy, które musi przechowywać plik obrazu rastrowego, aby utworzyć obraz. Nawet jeśli informacja o kolorze dowolnego piksela i innych cechach zostanie uszkodzona, komputer nadal będzie w stanie odtworzyć wersję rysunku, jeśli będzie wiedział, gdzie rozmieszczone są wszystkie jego piksele. Sam piksel nie ma żadnego rozmiaru, jest jedynie obszarem pamięci komputera przechowującym informację o kolorze, zatem współczynnik kwadratowości obrazu nie odpowiada żadnemu rzeczywistemu wymiarowi. Znając jedynie współczynnik prostokątności obrazu przy określonej rozdzielczości, można określić rzeczywiste wymiary obrazu. Ponieważ wymiary obrazu są przechowywane oddzielnie, piksele są przechowywane jeden po drugim, podobnie jak zwykły blok danych. Komputer nie musi zapamiętywać poszczególnych pozycji, po prostu tworzy siatkę pasującą do danego współczynnika kwadratowości obrazu, a następnie wypełnia ją piksel po pikselu.

Liczba kolorów mapy bitowej

Liczba kolorów(głębia kolorów) jest również jedną z najważniejszych cech rastra. Liczba kolorów jest ważną cechą każdego obrazu, nie tylko rastrowego.

Klasyfikujemy obrazy w następujący sposób:

Dwukolorowy(binarny) – 1 bit na piksel. Wśród obrazów dwukolorowych najczęściej spotykane są obrazy czarno-białe.

Półtony– gradacje szarości lub innych kolorów. Na przykład 256 gradacji (1 bajt na piksel).

Kolorowe obrazy. Od 2 bitów na piksel i więcej. Nazywa się głębią kolorów 16 bitów na piksel (65 536 kolorów). WysokiCo1og, 24 bity na piksel (16,7 miliona kolorów) – PRAWDACo1og. Komputerowe systemy graficzne również wykorzystują większą głębię kolorów – 32, 48 lub więcej bitów na piksel.

Formaty plików grafiki rastrowej

GIF-y– format wykorzystujący algorytm kompresji bezstratnej LZW. Maksymalna głębia kolorów wynosi 8 bitów (256 kolorów). Posiada również możliwość nagrywania animacji. Obsługuje przezroczystość pikseli (dwupoziomowa - pełna przezroczystość lub pełne krycie). Format ten jest szeroko stosowany podczas tworzenia stron internetowych. Format GIF pozwala na nagranie obrazu „po linii”, dzięki czemu mając tylko część pliku, można zobaczyć cały obraz, ale w niższej rozdzielczości. Korzystne jest stosowanie w przypadku obrazów o małej liczbie kolorów i ostrych krawędziach (na przykład obrazy tekstowe).

JPG (JPG)– format wykorzystujący algorytm kompresji stratnej, który pozwala setki razy zmniejszyć rozmiar pliku. Głębia kolorów – 24 bity. Przezroczystość pikseli nie jest obsługiwana. Przy silnym ściskaniu defekty pojawiają się w obszarze ostrych granic. Format JPEG jest dobry do kompresji zdjęć pełnokolorowych. Biorąc pod uwagę, że ponowna kompresja powoduje dalszą degradację jakości, zaleca się zapisywanie wyłącznie końcowego wyniku pracy w formacie JPEG. JPEG jest szeroko stosowany podczas tworzenia stron internetowych, a także do przechowywania dużych kolekcji zdjęć.

Porównanie GIF i JPEG

GIF – format wygodny przy pracy z ręcznie rysowanymi obrazkami;

JPEG – format najlepiej nadaje się do przechowywania zdjęć i obrazów o dużej liczbie kolorów;

Format GIF służy do tworzenia animacji i obrazów z przezroczystym tłem.

BMP to format edytora graficznego Paint. Nie używa kompresji. Dobrze nadaje się do przechowywania bardzo małych obrazów – takich jak ikony na pulpicie. Duże pliki w tym formacie zajmują zbyt dużo miejsca.

PNG– zaprojektowany w celu zastąpienia formatu GIF. Wykorzystuje algorytm bezstratnej kompresji Deflate (ulepszony LZW). Maksymalna głębia kolorów wynosi 48 bitów. Obsługuje kanały masek przezroczystości gradientu (256 poziomów przezroczystości). PNG jest stosunkowo nowym formatem i dlatego nie jest jeszcze zbyt rozpowszechniony. Stosowany głównie w projektowaniu stron internetowych. Niestety, nawet niektóre nowoczesne przeglądarki (takie jak Internet Explorer 6) nie obsługują przezroczystości PNG i dlatego nie zaleca się używania przezroczystych obrazów PNG na stronach internetowych.

SPRZECZKA– format specjalnie zaprojektowany dla zeskanowanych obrazów. Można używać algorytmu kompresji bezstratnej LZW. Umożliwia zapisanie informacji o warstwach, profilach kolorów (profile ICC) i kanałach maskowania. Obsługuje wszystkie modele kolorów. Niezależny od sprzętu. Stosowany w systemach wydawniczych, a także do przesyłania informacji graficznych pomiędzy różnymi platformami.

PSD– format edytora graficznego Adobe Photoshop. Wykorzystuje algorytm kompresji bezstratnej RLE. Umożliwia zapisanie wszystkich informacji utworzonych w tym programie. Ponadto, ze względu na popularność Photoshopa, format ten jest obsługiwany przez prawie wszystkie współczesne edytory grafiki komputerowej. Jest wygodny w użyciu do zapisywania wyników pośrednich podczas pracy w Photoshopie i innych edytorach rastrowych.

RIFF– format edytora graficznego Corel Painter. Umożliwia zapisanie wszystkich informacji utworzonych w tym programie. Należy go używać do zapisywania wyników pośrednich podczas pracy w Painterze.

Deflacja (wariant LZ77)

łącznie 4 294 967 295

LZW, RLE i inne

Narzędzia do pracy z grafiką rastrową kontroluje ustawienia narzędzi do edycji. Pędzel przechodzi do trybu edycji po dwukrotnym kliknięciu jego obrazka na palecie. Kliknięcie klawiszem CTRL niszczy pędzel. Dwukrotne kliknięcie na wolne pole palety otwiera okno dialogowe umożliwiające utworzenie nowego pędzla, który zostanie automatycznie dodany do palety.

Opcje palety służy do edycji właściwości aktualnego narzędzia. Możesz go otworzyć nie tylko z paska menu, ale także poprzez dwukrotne kliknięcie ikony narzędzia na pasku narzędzi. Skład elementów sterujących palety zależy od wybranego narzędzia.

Informacje o palecie zapewnia wsparcie informacyjne dla narzędzi wyświetlających. Prezentuje: aktualne współrzędne wskaźnika myszy, wielkość aktualnie wybranego obszaru, parametry kolorystyczne elementu obrazu i inne dane.

Nawigator palet umożliwia przeglądanie różnych części obrazu i zmianę skali wyświetlania. Okno palety zawiera miniaturę obrazu z wybranym obszarem wyświetlania.

Synteza palet Wyświetla wartości kolorów bieżących kolorów pierwszego planu i tła. Suwaki na pasku kolorów odpowiedniego systemu kolorów umożliwiają edycję tych parametrów.

Katalog palet zawiera zestaw dostępnych kolorów. Ten zestaw można pobrać i edytować, dodając i usuwając kolory. Odcień kolorystyczna pierwszego planu i tła jest wybierana z zestawu. W standardowym pakiecie programu znajduje się kilka zestawów kolorystycznych, głównie z Pantone.

Paleta warstw służy do sterowania wyświetlaniem wszystkich warstw obrazu, zaczynając od najwyższej. Możliwe jest wyznaczanie parametrów warstw, zmiana ich kolejności oraz operowanie na warstwach różnymi metodami.

Paleta kanałów służy do wybierania, tworzenia, powielania i usuwania kanałów, określania ich parametrów, zmiany kolejności, przekształcania kanałów w niezależne obiekty i generowania łączonych obrazów z kilku kanałów.

Kontury palety zawiera listę wszystkich utworzonych konturów. Kiedy konwertujesz ścieżkę na zaznaczenie, jest ona używana do utworzenia ścieżki przycinającej.

Grafika wektorowa sztuki graficzne Fraktal sztuki graficzne Raster obraz... trzeci porządek. W ogólnie W tym przypadku równanie krzywej... można zapisać w formacie TIFF inteligencja o maskach (konturach) obrazów. ...

• Sztuki graficzne do tworzenia stron internetowych we Flashu

  Zajęcia >> Informatyka

  ... grafika. Ogólny znany jest ten wektor sztuki graficzne zajmuje mniej miejsca niż dotychczas używane rastrowy sztuki graficzne... ale również rastrowy Obrazy. Za pomocą rastrowy grafika obraz jest opisany... w tym przypadku kod HTML mieszany do minimum ze względu na...

• Komputer sztuki graficzne (9)

  Ściągawka >> Informatyka, programowanie

  Dlatego często spotyka się terminy „WEKTOR”. SZTUKI GRAFICZNE” I " RASTER SZTUKI GRAFICZNE”. W pierwszym przypadku w celu minimalizacji wykonuje się odcinkowo liniowe... modele matematyczne elementów ogólny tom Informacja w modelu matematycznym obiektu M. Zatem...

Jeśli jesteś doświadczonym projektantem, ten artykuł nie jest Ci potrzebny, prawdopodobnie znasz różnicę między rastrem a wektorem i trafiłeś tutaj przez przypadek. Dla wszystkich początkujących ta różnica jest nie tylko niejasna, ale nawet nie podejrzewają, że istnieje.

Spróbujmy to rozgryźć. Obraz rastrowy i wektorowy jest w każdym przypadku obiektem graficznym.

Grafika rastrowa.

Zdjęcie printcnx.com

Osobliwością obrazu rastrowego jest to, że podobnie jak mozaika składa się z małych kawałków komórkowych - pikseli. Im wyższa rozdzielczość, tym więcej pikseli mieści się na jednostkę powierzchni.

Przykład: rozdzielczość 600x800px.

Dosłownie oznacza to, co następuje: Twoje zdjęcie zawiera 600 pikseli w pionie i 800 w poziomie. Jeśli ten obraz nie zostanie powiększony i wyświetlony na ekranie, najprawdopodobniej ludzkie oko nie zauważy komórkowości.

Jeśli zaczniesz powiększać lub drukować na papierze np. A4, zobaczysz mozaikę. Obraz będzie wyglądał jak wzór ściegu krzyżykowego.

Obrazy rastrowe służą do płynnego przejścia kolorów i wielu odcieni. Najczęstszym zastosowaniem jest obróbka zdjęć, tworzenie kolaży itp. Najpopularniejszym edytorem grafiki rastrowej jest Photoshop.

Obraz rastrowy zajmuje więcej miejsca na dysku niż ten sam obraz, ale wykonany w formacie wektorowym. Ale tutaj bardzo ważne jest, aby pamiętać, że tak jest, jeśli „narysowałeś tekst” i jeśli sfotografowałeś swoją ukochaną dziewczynę na tle czerwonego Ferrari, wektor jest tutaj bezsilny, tylko raster.

Grafika wektorowa.

Zdjęcie printcnx.com

W odróżnieniu od obrazu rastrowego obraz wektorowy nie składa się z pojedynczych punktów – pikseli. Logika obrazu wektorowego jest zupełnie inna. W obiektach grafiki wektorowej występują tzw. punkty kontrolne, pomiędzy którymi znajdują się krzywe. Krzywiznę tych krzywych opisuje wzór matematyczny. Nie oznacza to, że projektant powinien być guru wyższej matematyki i pamiętać o wzorach wszelkiego rodzaju hiperboli i paraboli, nie trzeba nawet opisywać fali sinusoidalnej. Edytor graficzny zrobi to wszystko za Ciebie. Projektant, wiadomo, umieszcza punkty i „przeciąga” myszką krzywą, aby uzyskać pożądany kształt.

Najpopularniejszymi edytorami grafiki wektorowej są CorelDrow i Adobe Illustrator.

Grafika wektorowa jest często wykorzystywana w druku: broszur, ulotek, wizytówek itp. Tj. produkty zawierające tekst, logo, wzory ozdobne – wszystko, co nie wymaga dokładnego przedstawienia wszystkich 18 odcieni brzoskwini, a można opisać za pomocą krzywych. Obrazy wektorowe są często nazywane „w krzywych”.

Największą zaletą obrazów wektorowych jest to, że nawet przy silnym zwiększeniu obiektu graficznego jakość obrazu nie ulega zmianie. Obraz będzie równie dobry, jeśli wydrukujesz go z wektora na wizytówkę lub wydrukujesz tę samą wizytówkę wielkości billboardu.

W rezultacie mamy:

Obraz rastrowy:
plusy: bardzo wyraźnie i subtelnie oddaje przepływ kolorów, odcieni, cieni.
Minusy: utrata jakości przy powiększaniu: obraz rozpada się na kolorowe kwadraty - piksele; w wysokiej rozdzielczości zajmuje dużo miejsca.
Szereg zastosowań: obróbka zdjęć, tworzenie układów stron internetowych, tworzenie obiektów graficznych o szerokiej gamie kolorystycznej

Obraz wektorowy:
plusy: Łatwe skalowanie - obraz nie traci jakości nawet przy bardzo dużych powiększeniach.
Minusy: Nie da się oddać płynnych przejść kolorów, jak w przypadku rastra.
Szereg zastosowań: druk, projektowanie ulotek, broszur, materiałów reklamowych, wizytówek, logo itp.

Jak planujesz wykorzystać swoje logo: w Internecie czy na materiałach drukowanych?

Nie musisz już wybierać. W końcu usługa online Logaster oferuje utworzenie kilku plików logo jednocześnie, które doskonale dostosowują się do dowolnych mediów.

Wiadomo, że obrazy są reprezentowane cyfrowo na komputerze. Cyfrowe środki opisane liczbami. Umożliwia to przechowywanie, przeglądanie i obróbkę obrazów w edytorach graficznych.

Zasady tworzenia obrazów w edytorach rastrowych i wektorowych radykalnie się od siebie różnią.

W edytorze rastrowym (Gimp, Adobe Photoshop, Paint) obraz jest dzielony na kwadratowe elementy o tej samej wielkości i każdy taki element jest oddzielnie opisywany. Ten kwadratowy element graficzny nazywany jest pikselem.

Piksel – najmniejszy element grafiki rastrowej. Jeden piksel zawiera informację o położeniu wzdłuż osi X oraz Y , a także informacje o kolorze i przezroczystości (kanał alfa).

Obrazy reprezentowane przez piksele nazywane są rastrami, to znaczy rozłożonymi na elementy.

Obraz rastrowy to plik danych lub struktura będąca siatką pikselina monitorze komputeralub kolorowe kropki na papierze i materiałach.

Ważnymi cechami takich obrazów są:

• Liczba pikseli to rozdzielczość. Można je oznaczyć oddzielnie szerokością i wysokością (640x480; 1024x768), ale czasami wskazana jest całkowita liczba pikseli.
• Przestrzeń barw (model kolorów) RGB, CMYK, HSV itp.
• Liczba zastosowanych kolorów lub głębia kolorów (te cechy mają następującą zależność:N = 2 I , gdzie N to liczba kolorów, a I to głębia kolorów)

Pozwolenie

Pozwolenie - określa liczbę jednostkowych elementów mapy rastrowej na jednostkę długości obrazu.

Najpopularniejszą jednostką miary jest rozdzielczość – liczba pikseli na cal długości (1 cal = 2,54 cm).

Ale co tak czy jest pozwolenie?

1 cal praktycznie pokrywa się z 5 komórkami w notatniku, a jeśli je zakreślimy i pomalujemy jedną komórkę, to rozdzielczość naszego „rysunku” wyniesie 5 rozdzielczość.

Teraz zmniejszmy rozmiar komórki pikselowej 4 razy, pomaluj tylko jedną czwartą komórki, w tym przypadku rozdzielczość wzrośnie tylko 2 razy, ponieważ teraz na długość przypada 10 komórek pikseli

Teraz widać, że im wyższa rozdzielczość, tym dokładniej odtworzony zostanie obraz, jego przejścia kolorów i odcienie, cóż, odpowiednio, im wyższa rozdzielczość, tym większy rozmiar plik r.

rozdzielczość 300 dpi	rozdzielczość 72 dpi

Liczba kolorów

Głębia koloru - zestaw kolorów używanych do wyświetlania obrazu.

• dwukolorowy – 1 bit na piksel. Zazwyczaj są to obrazy czarno-białe;

• półton – 1 bajt na piksel (256 gradacji). Są to gradacje szarości lub innego koloru;

Technologie przetwarzania informacji graficznej.

Grafika komputerowa to jedna z nowoczesnych technologii tworzenia różnorodnych obrazów za pomocą sprzętu i oprogramowania komputerowego, wyświetlania ich na ekranie monitora, a następnie zapisywania w pliku lub drukowania na drukarce.

Istnieją dwa sposoby prezentacji obrazów graficznych: rastrowy I wektor. W związku z tym rozróżnia się formaty rastrowe i wektorowe plików graficznych zawierających informacje o obrazie graficznym.

Formaty rastrowe doskonale nadają się do obrazów o złożonej gamie kolorów, odcieni i kształtów. Są to obrazy takie jak fotografie, rysunki, zeskanowane dane.

Formaty wektorowe dobrze sprawdzają się w przypadku rysunków i obrazów o prostych kształtach, cieniowaniu i kolorowaniu.

Grafika rastrowa. Najprostszy sposób na zaimplementowanie rastrowej reprezentacji obrazu. Raster lub tablica rastrowa (bitmapa) reprezentuje zbiór bitów znajdujących się w polu kanwy siatki. Bit może być włączony (jeden stan) lub wyłączony (stan zerowy). Stany bitowe mogą służyć do reprezentowania kolorów czarnego lub białego, zatem łącząc kilka bitów na płótnie, można utworzyć obraz składający się z czarnych i białych kropek.

Obraz rastrowy przypomina kartkę papieru w kratkę, na której każda komórka jest pokolorowana na czarno lub biało, tworząc razem wzór.

Głównym elementem obrazu rastrowego jest piksel (piksel). Termin ten często odnosi się do kilku różnych pojęć: pojedynczego elementu obrazu rastrowego, pojedynczego punktu na ekranie monitora, pojedynczego punktu na obrazie drukowanym przez drukarkę. Dlatego w praktyce pojęcia te są często oznaczane w następujący sposób:

piksel- oddzielny element obrazu rastrowego;

piksel wideo- element obrazu na ekranie monitora;

kropka- wydzielony punkt tworzony przez drukarkę lub maszynę do fotoskładu. Kolor każdego piksela na obrazie rastrowym — czarny, biały, szary lub gdziekolwiek w widmie — jest przechowywany przy użyciu kombinacji bitów. Im więcej bitów zostanie do tego wykorzystanych, tym więcej odcieni kolorów można uzyskać dla każdego piksela. Liczba bitów używanych przez komputer do przechowywania informacji o każdym pikselu nazywana jest głębią bitową lub głębią kolorów.

Najprostszy typ obrazu rastrowego składa się z pikseli mających dwa możliwe kolory - czarny i biały. Do przechowywania tego typu pikseli potrzebny jest jeden bit w pamięci komputera, dlatego obrazy składające się z tego typu pikseli nazywane są obrazami 1-bitowymi. Aby wyświetlić więcej kolorów, wykorzystuje się więcej bitów informacji. Liczba możliwych i dostępnych kolorów lub skali szarości każdego piksela wynosi dwa do potęgi liczby bitów przydzielonych do każdego piksela. 24 bity zapewniają ponad 16 milionów kolorów. Obrazy 24-bitowe są często określane jako obrazy w naturalnych kolorach, ponieważ mają więcej niż wystarczającą liczbę kolorów, aby odzwierciedlić wszystkie kolory dostrzegalne przez ludzkie oko.

Główna wada grafiki rastrowej jest to, że każdy obraz wymaga dużej ilości pamięci do przechowywania. Proste obrazy rastrowe, takie jak kopie ekranu komputera lub obrazy czarno-białe, zajmują do kilkuset kilobajtów pamięci. Szczegółowe, wysokiej jakości rysunki, na przykład wykonane przy użyciu skanerów o wysokiej rozdzielczości, zajmują już dziesiątki megabajtów.

Aby rozwiązać problem przetwarzania dużych (pod względem zużycia pamięci) obrazów, stosuje się dwie główne metody:

1. zwiększenie pamięci komputera;

2. kompresja obrazu.

Kolejną wadą rastrowej reprezentacji obrazów jest obniżenie jakości obrazu podczas skalowania.

Grafika wektorowa. Reprezentacja wektorowa, w przeciwieństwie do grafiki rastrowej, definiuje opis obrazu w kategoriach linii i kształtów, być może z zacienionymi obszarami wypełnionymi jednolitym lub gradientowym kolorem. Chociaż może się to wydawać bardziej skomplikowane niż użycie tablic rastrowych, w przypadku wielu typów obrazów użycie opisów matematycznych jest prostszym sposobem.

Grafika wektorowa do opisu obiektów wykorzystuje kombinację poleceń komputerowych i wzorów matematycznych. Dzięki temu różne urządzenia komputerowe, takie jak monitor i drukarka, mogą obliczyć, gdzie należy umieścić rzeczywiste punkty podczas rysowania tych obiektów.

Często nazywa się grafiką wektorową zorientowany obiektowo Lub rysowanie grafiki. Istnieje wiele prostych obiektów lub prymitywów, na przykład: elipsa, prostokąt, linia. Te elementy podstawowe i ich kombinacje służą do tworzenia bardziej złożonych obrazów. Jeśli spojrzysz na zawartość pliku grafiki wektorowej, zauważysz podobieństwa z programem. Może zawierać polecenia i dane w postaci słów w kodzie AZSI, więc plik wektorowy można edytować za pomocą edytora tekstu. Przedstawmy w warunkowo uproszczonej formie polecenia opisujące okrąg:

obiekt - okrąg;

środek - 50, 70; promień - 40;

linia: kolor - czarny, grubość - 0,50;

wypełnienie – nie.

Na tym przykładzie widać główną zaletę grafiki wektorowej - opis obiektu jest prosty i zajmuje niewiele pamięci. Aby opisać ten sam okrąg za pomocą grafiki rastrowej, konieczne byłoby zapamiętanie każdego pojedynczego punktu obrazu, co zajmowałoby znacznie więcej pamięci.

Ponadto grafika wektorowa w porównaniu do grafiki rastrowej ma następujące cechy zalety:

§ łatwość skalowania obrazu bez utraty jego jakości;

§ niezależność od ilości pamięci potrzebnej do przechowywania obrazu z wybranego modelu kolorów.

Niekorzyść obrazów wektorowych jest ich pewna sztuczność, która polega na tym, że każdy obraz trzeba podzielić na skończony zbiór jego składowych prymitywów.

Grafika rastrowa i wektorowa nie istnieją oddzielnie. Zatem rysunki wektorowe mogą zawierać również obrazy rastrowe. Ponadto obrazy wektorowe i rastrowe można między sobą konwertować - w tym przypadku mówimy o konwersji plików graficznych na inne formaty. Konwersja obrazów wektorowych na obrazy rastrowe jest dość prosta. Nie zawsze jest możliwa konwersja grafiki rastrowej na grafikę wektorową, ponieważ w tym celu obraz rastrowy musi zawierać linie, które program do konwersji (taki jak CorelTrace jako część pakietu CorelDraw) może zidentyfikować jako prymitywy wektorowe. Dotyczy to na przykład zdjęć wysokiej jakości, gdy każdy piksel różni się od swoich sąsiadów.

Rezolucja to liczba elementów w danym obszarze. Termin ten odnosi się do wielu pojęć, takich jak:

§ rozdzielczość obrazu graficznego;

§ rozdzielczość drukarki jako urządzenia wyjściowego;

§ rozdzielczość myszy jako urządzenia wejściowego.

Na przykład rozdzielczość drukarki laserowej można ustawić na 300 dpi (punktu na cal), co oznacza, że ​​drukarka może wydrukować 300 pojedynczych punktów na jednocalowym kawałku. W tym przypadku elementami obrazu są punkty lasera, a rozmiar obrazu mierzony jest w calach.

Rozdzielczość obrazu graficznego mierzona w pikselach na cal. Należy pamiętać, że piksel w pliku komputerowym nie ma określonego rozmiaru, gdyż przechowuje jedynie informację o swoim kolorze. Piksel uzyskuje swój rozmiar fizyczny, gdy jest wyświetlany na określonym urządzeniu wyjściowym, takim jak monitor lub drukarka.

Rozdzielczość urządzeń technicznych wpływa w różny sposób na wydruk grafiki wektorowej i rastrowej.

Dlatego podczas wyprowadzania rysunku wektorowego używana jest maksymalna rozdzielczość urządzenia wyjściowego. W tym przypadku polecenia opisujące obraz informują urządzenie wyjściowe o położeniu i wymiarach obiektu, a urządzenie do jego narysowania wykorzystuje maksymalną możliwą liczbę punktów. Zatem obiekt wektorowy, np. okrąg, wydrukowany na drukarkach różnej jakości, ma to samo położenie i wymiary na kartce papieru. Jednakże okrąg wygląda na gładszy po wydrukowaniu na drukarce o wyższej rozdzielczości, ponieważ składa się z większej liczby punktów drukarskich.

Rozdzielczość urządzenia wyjściowego ma znacznie większy wpływ na wyjściowy obraz rastrowy. Jeśli plik mapy bitowej nie określa, ile pikseli na cal powinno wygenerować urządzenie wyjściowe, domyślnym ustawieniem jest minimalny rozmiar każdego piksela. W przypadku drukarki laserowej minimalnym elementem jest plamka lasera, w monitorze jest to piksel wideo. Ponieważ urządzenia wyjściowe różnią się wielkością minimalnego elementu, jaki mogą zostać przez nie utworzone, rozmiar obrazu bitmapowego po wyprowadzeniu na różne urządzenia będzie również inny.

Kolory Niektóre obiekty są widoczne, ponieważ emitują światło, inne zaś, ponieważ je odbijają. Kiedy przedmioty emitują światło, nabierają w naszej percepcji koloru, jaki widzi ludzkie oko. Kiedy obiekty odbijają światło, ich kolor zależy od koloru padającego na nie światła i koloru, jaki te obiekty odbijają. Emitowane światło pochodzi z aktywnego źródła, takiego jak ekran monitora. Odbite światło odbija się od powierzchni obiektu, np. kartki papieru.

Istnieją dwie metody opisu koloru: addytywny i subtraktywny system barw.

Dodatkowy system kolorów współpracuje z emitowanym światłem. Kolor addytywny powstaje poprzez połączenie różnych kolorowych promieni światła. System wykorzystuje trzy podstawowe kolory: czerwony, zielony i niebieski ( Czerwony, zielony, niebieski – RGB). Po zmieszaniu w różnych proporcjach uzyskuje się odpowiedni kolor. Brak tych kolorów oznacza kolor czarny w systemie. Schemat mieszania kolorów pokazano na rysunku 1.

a) Kolor addytywny b) Kolor odejmujący

Rysunek 7 - System mieszania kolorów

W subtraktywnym systemie kolorów zachodzi proces odwrotny: kolor uzyskuje się poprzez odjęcie innych kolorów od całkowitego promienia światła. W tym przypadku kolor biały wynika z braku wszystkich kolorów, a obecność wszystkich kolorów skutkuje kolorem czarnym. Subtraktywny system kolorów działa z kolorem odbitym, np. z kartki papieru. Biały papier odbija wszystkie kolory, kolorowy papier pochłania część, a resztę odbija.

W subtraktywnym systemie kolorów podstawowymi kolorami są cyjan, magenta i żółty ( Xuan, Magenta, Żółty – CMY)- dodatkowo czerwony, zielony i niebieski. Kiedy te kolory zostaną zmieszane na papierze w równych proporcjach, otrzymamy kolor czarny. Proces ten przedstawiono na rysunku b. Ze względu na to, że farby drukarskie nie pochłaniają całkowicie światła, połączenie trzech kolorów podstawowych daje efekt ciemnobrązowego. Dlatego, aby dostosować tony i uzyskać prawdziwą czerń, do drukarek dodaje się odrobinę czarnego atramentu. Systemy kolorów oparte na tej zasadzie druku czterokolorowego są oznaczone skrótem SMUK (Cyan, Magenta, Yellow, BlaK).

Istnieją inne systemy kodowania kolorów, takie jak przedstawianie ich w postaci odcienia, nasycenia i jasności ( Nie, nasycenie, prostota - НСВ).

Barwa to specyficzny odcień koloru, różniący się od innych: czerwonego, niebieskiego, zielonego itp. Nasycenie opisuje względną intensywność koloru.

Zmniejszając np. nasycenie koloru czerwonego, staje się on bardziej pastelowy lub wyblakły. Jasność (lub natężenie oświetlenia) koloru mierzy ilość czarnego odcienia dodanego do koloru, powodując jego przyciemnienie. System HSB dobrze wpisuje się w ludzki model postrzegania kolorów. Barwa to odpowiednik długości fali światła, nasycenie to intensywność fali, a jasność to całkowita ilość światła. Wadą tego systemu jest konieczność konwersji go na inne systemy: RGB – przy wyświetlaniu obrazu na monitorze; SMUK - przy drukowaniu na drukarce czterokolorowej.

Inne oznaczenie systemu НСВ - НSL- (Нue, nasycenie, światło- odcień, nasycenie i jasność).

Rozważane systemy działają z całym spektrum kolorów – milionami możliwych odcieni. Jednak użytkownik często potrzebuje nie więcej niż kilkaset kolorów. W takim przypadku wygodnie jest używać palet indeksowanych - zestawów kolorów zawierających stałą liczbę kolorów, na przykład 16 lub 256, spośród których można wybrać żądany kolor. Zaletą takich palet jest to, że zajmują znacznie mniej pamięci niż pełne systemy RGB i SMUK.

Pracując z obrazem, komputer tworzy paletę i przypisuje każdemu kolorowi numer, a następnie określając kolor pojedynczego piksela lub obiektu, po prostu zapamiętuje numer, jaki ten kolor ma na palecie. Do przechowywania liczby od 1 do 16 potrzebne są 4 bity pamięci, a od 1 do 256 - 8 bitów, dlatego obrazy zawierające 16 kolorów nazywane są 4-bitowymi, a 256 kolorów nazywane są 8-bitowymi. W porównaniu z 24 bitami wymaganymi do przechowywania pełnego koloru w systemie RGB lub z 32 bitami w systemie SMUK, oszczędność pamięci jest oczywista.

Podczas pracy z paletą można zastosować dowolne kolory, na przykład system RGB, jednak ich ilość jest ograniczona. Zatem w przypadku korzystania z palety 256 kolorów, podczas jej tworzenia i numerowania każdy kolor w palecie jest opisywany jako zwykły 24-bitowy kolor systemu RGB. A mówiąc o kolorze, podany jest już jego numer, a nie konkretne dane systemu II wojny światowej opisujące ten kolor.

Skalowanie obrazów. Skalowanie polega na zmianie wymiarów obrazu w pionie i poziomie. Skalowanie może być proporcjonalne – w takim przypadku nie zmienia się relacja pomiędzy wysokością i szerokością obrazu, ale zmienia się jego ogólny rozmiar lub nieproporcjonalne – w tym przypadku oba wymiary zmieniają się inaczej.

Skalowanie rysunków wektorowych wykonywane w prosty sposób i bez utraty jakości. Ponieważ obiekty grafiki wektorowej tworzone są na podstawie ich opisów, aby zmienić skalę obiektu wektorowego wystarczy zmienić jego opis. Na przykład, aby podwoić rozmiar obiektu wektorowego, należy podwoić wartość opisującą jego rozmiar.

Skalowanie obrazów bitmapowych jest procesem znacznie bardziej złożonym niż w przypadku grafiki wektorowej i często towarzyszy mu utrata jakości. Zmieniając rozmiar mapy bitowej, wykonaj jedną z następujących czynności:

§ jednoczesna zmiana rozmiaru wszystkich pikseli (w górę lub w dół);

§ Dodawanie lub odejmowanie pikseli od obrazu w celu odzwierciedlenia wprowadzonych w nim zmian, zwane próbkowaniem pikseli na obrazie.

Najprostszym sposobem zmiany rozmiaru obrazu rastrowego jest zmiana rozmiaru wszystkich jego pikseli. Ponieważ piksele wewnątrz obrazu same w sobie nie mają rozmiaru i uzyskują go po przesłaniu na urządzenie zewnętrzne, zmiana rozmiaru pikseli rastrowych jest bardzo podobna do skalowania obiektów wektorowych - wystarczy zmienić opis piksela, a reszta zostanie wykonana wykonywane przez urządzenie wyjściowe.

Aby utworzyć piksel o określonym rozmiarze fizycznym, urządzenie wyjściowe wykorzystuje tyle minimalnych elementów (kropki lasera w przypadku drukarki laserowej, piksele wideo w przypadku monitora), ile tylko może. Podczas skalowania obrazu nie zmienia się liczba zawartych w nim pikseli, zmienia się natomiast liczba elementów tworzonych przez urządzenie wyjściowe, które biorą udział w budowie pojedynczego piksela obrazu. Rysunek 8 przedstawia przykład skalowania obrazu rastrowego - dwukrotne powiększenie go w każdym wymiarze.

Rysunek 8 – Skalowanie obrazu rastrowego

Próbkowanie mapy bitowej można wykonać na dwa różne sposoby.

1) Pierwsza metoda po prostu duplikuje lub usuwa wymaganą liczbę pikseli. Jednak w wyniku skalowania jakość obrazu zwykle ulega pogorszeniu. Na przykład wraz ze wzrostem rozmiaru rysunku wzrasta jego ziarnistość i dyskretność. Po zmniejszeniu rozmiaru obrazu utrata jakości nie jest tak zauważalna, ale gdy zmniejszony obraz zostanie następnie przywrócony do pierwotnego rozmiaru, ziarnistość i dyskretność ponownie wzrosną. Dzieje się tak dlatego, że podczas zmniejszania rozmiaru obrazu część pikseli została usunięta z oryginalnego obrazu i bezpowrotnie utracona, a przy późniejszej zmianie rozmiaru obrazu brakujące piksele zostały zduplikowane z sąsiednich.

2) Według drugiej metody, stosując pewne obliczenia, można utworzyć piksele o innym kolorze, określonym przez kolory pierwotnego piksela i jego otoczenia. Ta metoda nazywa się interpolacją i jest bardziej złożona niż proste powielanie. Podczas interpolacji oprócz zduplikowanych pikseli wybierane są także ich sąsiedzi, za pomocą których nowo utworzone piksele otrzymują średni kolor lub odcień szarości od już istniejących. W efekcie przejścia pomiędzy pikselami stają się płynniejsze, co pozwala usunąć lub zredukować efekt „zębów” obrazu.

Kompresja obrazu. Podobnie jak wiele informacji, grafikę można kompresować. Jest to korzystne z punktu widzenia oszczędzania pamięci komputera, ponieważ np. obrazy wysokiej jakości, jak już wspomniano, mają rozmiary do kilkudziesięciu megabajtów. Opracowano wiele schematów i algorytmów kompresji dla plików obrazów graficznych, z których najważniejsze to:

1. kompresja grupowa;

2. Kodowanie Huffmana;

3. kompresja według schematu LZW;

4. kompresja arytmetyczna;

5. kompresja stratna,

6. Konwertuj kolory RGB na kolory UV.

Większość schematów kompresji opiera się na jednej z następujących właściwości danych graficznych: redundancji, przewidywalności i opcjonalności. W szczególności kodowanie grupowe (RLE) opiera się na wykorzystaniu pierwszej właściwości. Kodowanie Huffmana i kodowanie arytmetyczne, oba oparte na modelu statystycznym, wykorzystują przewidywalność, oferując krótsze kody dla częściej występujących pikseli. Algorytmy kompresji stratnej opierają się na redundancji danych.

Należy pamiętać, że algorytm zapewniający wyższy współczynnik kompresji jest zwykle bardziej złożony i dlatego wymaga więcej czasu procesora na dekompresję danych.

Przyjrzyjmy się bliżej kilku algorytmom kompresji.

Kompresja grupowa. Kompresja zbiorcza to jeden z najprostszych schematów kompresji plików. Jego istota polega na tym, że szereg powtarzających się wielkości zastępuje się pojedynczą wielkością i jej ilością. Korzystając z przykładu, możesz zobaczyć korzyść w długości pomiędzy „aabbbbbbbсdddeeeeaaa” i „2a7b1сЗd4еЗа”. Algorytm ten jest łatwy w implementacji i dobrze kompresuje pliki graficzne z dużymi obszarami w jednolitym kolorze. Kodowanie grupowe jest używane w wielu formatach plików rastrowych, takich jak TIFF, PCX itp.

Kodowanie Huffmana. Celem metody Huffmana jest zastąpienie danych wydajniejszymi kodami. Krótsze kody służą do zastąpienia wartości, które pojawiają się częściej. Na przykład w wyrażeniu аbbbbcccddeeeeeeeef istnieje sześć unikalnych wartości z częstotliwością występowania: a:1, b:3, c:3, d:2, e:9, f:1. Do wygenerowania minimalnego kodu używane jest drzewo binarne. Algorytm łączy w pary elementy, które pojawiają się najrzadziej, następnie parę łączy w jeden element i łączy ich częstotliwości. Czynność tę powtarza się, aż elementy połączą się w pary. W tym przykładzie musimy połączyć a i f - jest to pierwsza para i przypisana jest gałąź zerowa, a f jest pierwszą. Oznacza to, że 0 i 1 będą najmniej znaczącymi bitami kodów odpowiednio dla a i 7. Bardziej znaczące fragmenty zostaną uzyskane z drzewa w miarę jego budowy.

Sumowanie częstotliwości daje w sumie 2. Teraz najniższa częstotliwość wynosi -2, więc parę aib łączy się z d (które również ma częstotliwość 2). Oryginalna para ma przypisaną gałąź 0, a d ma przypisaną gałąź 1. Zatem kod a kończy się na 00; dla f, 01,d kończy się na 1 i będzie o jeden nieco krótsze w porównaniu do kodów dla aib.

Drzewo jest nadal budowane w ten sposób, aby najmniejsze wspólne wielkości były opisywane dłuższymi kodami. To kodowanie wymaga dokładnych statystyk pod względem częstotliwości występowania każdej wartości w pliku. Dlatego, aby pracować według schematu Huffmana, potrzebne są dwa etapy: pierwszy etap to stworzenie modelu statystycznego, drugi to zakodowanie danych. Należy zauważyć, że według Huffmana kompresja i dekompresja są procesem dość powolnym.

Tabela 8 - Rodzaje plików graficznych

Często w taki czy inny sposób poruszając kwestię projektowania stron internetowych czy druku, spotykamy się z koncepcjami grafiki rastrowej i wektorowej. W tym poście postaram się jak najdokładniej i najjaśniej wyjaśnić co to jest, gdzie się go stosuje i dlaczego jest potrzebny.

Grafika rastrowa

W życiu stale spotykamy się z przykładami grafiki rastrowej: obraz na telewizorze, monitorze laptopa, wyświetlaczu tabletu czy smartfona to przykłady grafiki rastrowej. Czym jednak od strony technicznej jest grafika rastrowa? Wyobraź sobie szachownicę, każda komórka jest minimalną, niepodzielną jednostką. W grafice rastrowej zwyczajowo nazywa się tę minimalną jednostkę „pikselem”. Każdy obraz rastrowy składa się z wielu takich pikseli, które tworzą swego rodzaju mozaikę. Ponieważ Piksele są bardzo małe i jest ich dużo, nasze oko postrzega tę mozaikę jako jednolity obraz.

Patrząc na rozszerzenie pliku, często można od razu zrozumieć, że zawierają one obrazy rastrowe.

Formaty grafiki rastrowej

BMP, GIF, JPG i JPEG, PNG, PICT, PCX, TIFF, PSD (z pewnymi wyjątkami, patrz poniżej)

Edytory grafiki rastrowej

Jest ich całkiem sporo, ale najważniejsze to Photoshop i Paint Brush (domyślny program instalowany w systemie Windows), a także wyspecjalizowane edytory grafiki rastrowej do cyfrowego rysowania (np. Corel Painter).

Wady i ograniczenia grafiki rastrowej

Główną wadą grafiki rastrowej jest utrata jakości przy powiększeniu obrazu. Co się dzieje, gdy rozciągniesz obraz rastrowy: pomiędzy istniejącymi pikselami edytor grafiki rastrowej tworzy dodatkowe, a kolor zostaje zastosowany do środkowego z pikselami sprzężonymi. W rezultacie otrzymujemy „rozmazany”, niewyraźny obraz. Ponadto pliki grafiki rastrowej są większe w porównaniu do plików grafiki wektorowej.
Jeśli mówimy o fotografiach lub obrazach, w których konieczne jest przekazanie jakości fotograficznej za pomocą półtonów, nie ma alternatywy dla formatu rozwiązania.

Grafika wektorowa

Jeśli nie jesteś projektantem, znacznie rzadziej spotykasz się z przykładami grafiki wektorowej. Najczęściej do tworzenia układów wykorzystuje się grafikę wektorową, najczęściej spotykaną w projektowaniu do druku. Grafika wektorowa nie może przekazywać tonów i półtonów, ale jest znacznie wygodniejsza, jeśli chodzi o proste kształty, teksty i figury konturowe. Zasada grafiki wektorowej: dowolny kontur definiowany jest za pomocą punktów kontrolnych, a cała przestrzeń obszaru roboczego jest układem współrzędnych. Dowolną figurę w takiej przestrzeni opisują współrzędne punktów odniesienia, łączące między nimi segmenty oraz charakterystyka wypełnienia (kolor, gradient, wzór) powierzchni wewnątrz. Te. każdy obraz wektorowy jest przede wszystkim wzorem matematycznym.

Formaty grafiki wektorowej

CDR, EPS, Ai, CMX, SVG, PSD (w niektórych przypadkach)

Redaktorzy grafiki wektorowej

Najpopularniejszymi edytorami grafiki wektorowej są CorelDraw i Illustrator. Ale jest jeszcze jeden ważny wyjątek, który pojawił się zaledwie kilka lat temu. W Photoshopie (pierwotnie edytorze rastrowym) możliwe jest teraz użycie wektora. Dlatego Photoshop można jednocześnie sklasyfikować jako edytor grafiki rastrowej i edytor grafiki wektorowej. Polecam przeczytać na ten temat osobny wpis, w którym szczegółowo omawiam narzędzia wektorowe.

Wady i ograniczenia grafiki wektorowej

Powtarzam, że grafika wektorowa jest dość wyspecjalizowana. Nie ma wątpliwości, że będzie w stanie zastąpić format rastrowy. Grafika wektorowa nie jest w stanie przekazywać tonów i półtonów jak obraz fotograficzny i służy innym celom.

Zalety formatu wektorowego

Każdy obraz w formacie wektorowym można łatwo skalować w górę lub w dół bez utraty jakości. Co się dzieje podczas skalowania obrazu wektorowego: ponieważ... obraz wektorowy jest wyrażeniem matematycznym; po powiększeniu lub zmniejszeniu program przelicza współrzędne punktów odniesienia i „przerysowuje” obraz. Dlatego jest to format wektorowy, który jest zwykle używany przez projektantów podczas opracowywania logo. Klient zawsze może zmienić logo wektora bez utraty jakości (przynajmniej powiększyć je do banera i owinąć swoje biuro 10 razy). Ważną zaletą formatu wektorowego jest także możliwość szybkiej korekty koloru za pomocą kilku kliknięć (ponieważ kolor jest również ustalany wartością cyfrową) i bardzo mały rozmiar pliku (wzór matematyczny opisuje tylko punkty odniesienia, a nie każdy piksel obszaru roboczego).

Nowe perspektywy otwierają się przed obrazami wektorowymi wraz z pojawieniem się formatu SVG, który zaczyna być szeroko stosowany w projektowaniu stron internetowych. Nowoczesne przeglądarki obsługują już ten format graficzny, co pozwala skalować obrazy w formacie SVG bez utraty jakości, co jest istotne np. gdy strona jest responsywna.