Представление изображения в цифровом виде

Форматы графических файлов

Формат файла – это способ организации информации в файле при хранении на электронных носителях. Называть форматы принято в соответствии с назначаемыми им по умолчанию расширениями имени файла (типом файла).

В настоящее время существует множество различных форматов хранения графической информации. Условно можно разделить все форматы на три группы:

·графические метафайлы (метафайл обычно разрабатывается как составная часть какой либо графической системы, например *.wmf в Windows)

·растровые графические файлы

·векторные графические файлы

Для растровой графики широко используется формат BMP. При передаче растровых изображений по сети Интернет используются форматы JPEG (JPG), GIF. Формат TIF предназначен для хранения растровых изображений высокого качества и применяется для обмена графической информацией в полиграфии.

Формат PSD – собственный формат программы Adobe Photoshop, один из наиболее мощных форматов по возможностям хранения растровой графической информации.

При использовании векторной графики файлы хранятся в формате WMF (формат хранения векторных изображений операционной системы Windows), PGML, VML, (векторные форматы для Интернета), DXF. На практике для хранения векторной информации удобнее использовать форматы CDR, AI, представляющих рабочие форматы векторных редакторов CorelDraw и Adobe Illustrator.

Формат EPS используется для хранения как векторных, так и растровых изображений на языке PostScript фирмы Adobe (стал фактическим стандартом в области допечатных процессов и полиграфии).

Для совместного представления текста и графики используется формат PDF. Формат разработан фирмой Adobe, является аппаратно-независимым, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах.

Оцифровка изображения – процесс формирования растровой модели реального изображения с помощью специальных устройств ввода.

При оцифровке выполняются две основные операции:

1. Дискретизация – разбиение поверхности изображения на конечное число одинаковых по форме и размеру участков, рассматриваемых как неделимые элементы изображения.

2. Кодирование – присвоение каждому из полученных элементов изображения цифровых значений (кодов), характеризующих соответствующий участок реального изображения.

На первом этапе выполняется дискретизация всей поверхности реального изображения, т.е. изображение разбивается на одинаковые по форме и размеру элементы. Дискретизация необходима, чтобы свести бесконечно большой объем визуальной информации реального изображения к конечному множеству элементов модели. Затем каждый из элементов кодируется в соответствии с усредненными по площади в его пределах тоновыми или цветовыми характеристиками участка реального изображения, перекрываемого этим элементом. В результате получим прямоугольную матрицу пикселей, т.е. ограниченное количество закодированных элементов. Эта совокупность кодов будет представлять собой растровую модель.

Исследования показывают, что граница между двумя участками изображения не различается, если их яркость отличается менее, чем на 0,5%. Таким образом, необходимо наличие не менее 200 участков (уровней яркости от черного до белого (0,5% = 1/200). Так как в компьютерах используется двоичная система счисления, берется ближайшее большее двоичное число 2⁸=256. Для получения качественного изображения необходимо выделить не менее 8 бит (1 байт) на каждый пиксел.

Индексирование цвета.

В компьютерной графике используется два принципиально разных подхода.

В первом случае вместе с изображением хранят специальную таблицу цветов или цветовую палитру, а каждый пиксел содержит номер (индекс) цвета из этой таблицы. Такое представление цвета называется индексированием, а цветные цифровые изображения – индексированными или палитровыми. От размера палитры зависит не только объем графического файла, но и качество передачи цвета. Индексированное изображение не подходит для качественно цветопередачи вследствие взаимопроникновения и наложения пикселов.

Суммирование цветовых составляющих.

Белый цвет можно получить, сложив три базовых цвета – Red, Green, Blue. Отсутствие всех составляющих образует черный цвет. Суммирование базовых цветов позволяет получить промежуточные цвета. Управляя интенсивностью каждого из основных компонентов, можно получить множество оттенков почти всех цветов видимого цвета. При одинаковых значениях интенсивности получим оттенки серого. Для получения гладкой шкалы необходимо иметь не менее 200 градаций. Для оцифровки интенсивности каждого из основных цветов необходимо выделить не менее 8 бит, т.е. каждый пиксел кодируется 24 битами (3 байта - красный, зеленый, синий) и может отображать любой из 16,8 млн. цветовых оттенков (256х256х256=16777216). Триада RGB используется в телевидении, кино и фотографии.

Цветовые модели.

Цветовая Модель RGB. В модели RGB цвета описываются с помощью сложения трёх цветовых пучков - красного (Red), зелёного (Green), и синего (Blue). Их также называют цветовыми каналами модели RGB. При их попарном сложении получаются жёлтый (Yellow), голубой (Cyan), и светло-пурпурный (Magenta) цвета. При сложении всех трёх получается белый (White) цвет:

Каждый из базовых цветов может принимать интенсивность в диапазоне от 0 до 255. Полное количество цветов, представляемых этой моделью равно 256*256*256 = 16 777 216. Чёрный цвет получается, если интенсивность всех базовых цветов равна нулю. Белый цвет получается при их максимальной интенсивности (255), то есть, RGB - аддитивная модель.

Можно представить модель RGB как 3 прожектора [красный, зелёный и синий), которые светят на экран. Регулируя яркость таких прожекторов можно получить желаемый цвет на экране. Именно на таком принципе работают современные проекторы.

Цветовая Модель CMYK В модели CMYK, в отличие от RGB, цвета смешиваются как краски: при отсутствии красок виден белый лист, после смешения всех красок максимальной интенсивности получается чёрный цвет.

Базовые цвета модели CMYK - голубой (Cyan), светло-пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). При их попарном смешивании получаются фиолетовато-синий (Blue), оранжево-красный (Red) и синевато-зелёный (Green) цвета. При смешивании этих трёх базовых цветов получается грязно-серый цвет, а не чёрный. Поэтому помимо трёх базовых цветов в этой модели есть также чёрный (Black) цвет. Это значит, что в CMYK используется 4 цветовых канала. Каждый из четырёх цветов может принимать значения от 0% до 100%.

Несмотря на то, что в CMYK способна принимать 100*100*100*100 = 100 млн. значений, её цветовой диапазон меньше, чем у RGB [16 млн.) из-за перекрытия областей чёрной и цветной составляющей. Можно сказать, что в диапазон CMYK входят все тусклые цвета из RGB, а яркие - не все [особенно мало ярких синих, а также красных).

Модель CMYK следует использовать, если изображение предназначено для печати, именно таким образом цвета описываются в печатающих устройствах.

Цветовая Модель HSB. Модель HSB основывается не на базовых цветах, а на более естественных для восприятия понятиях: оттенок (Hue), насыщенность [Saturation) и яркость [Brightness) - всего 3 канала.

Снижение насыщенности аналогично добавлению белой краски на палитру, так же как снижение яркости - добавлению чёрной. Оттенок может принимать значения от 0° до 360°, а насыщенность и яркость - от 0% до 100%:

Дата добавления: 2014-01-07