Растровая графика. Методы генерации изображений (Растровая и векторная графика, ANSI-графика, использование готовых графических образов

Методы генерации изображений (Растровая и векторная графика, ANSI-графика, использование готовых графических образов, инструментарий для рисования на экране)

Виды компьютерной графики

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые был реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью большинства компьютерных систем.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображения с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, - компьютерная графика.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую и векторную.

Отдельным предметом считается трехмерная графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

На особенности специализации графики в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.

Основой растрового представления графики является пиксел (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек – чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и таже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины – разрешением (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселов на дюйм – ppi).

Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и – 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки – т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселов приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Распространены форматы.tif,.gif,.jpg,.png,.bmp,.pcx и др.

Некоторые растровые редакторы способны грузить один из векторных форматов (обычно.wmf) в качестве фона или сразу переводить их в растр с возможностью непосредственного редактирования.

Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать:

· разрешение оригинала;

· разрешение экранного изображения;

· разрешение печатного изображения.

Разрешение оригинала

Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots per inch - dpi) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.

Разрешение экранного изображения

Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселем. Размер пикселя варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения, разрешения оригинала и масштаба отображения.
Для экранной копии изображения достаточно разрешение 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150-200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующеем устройстве 200-300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем ланитура растра устройства вывода. В случае, если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.

Разрешение печатного изображения и понятие ланитуры

Размер точки растрового изображения как твердой копии (бумага, пленка и т.д.), так и на экране зависит от применяемого метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch - lpi) и называется ланитурой.

Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадает с размером элемента растра.

Интенсивность тона (так называемую светлоту) принято подразделять на 256 уровней. Большее число градаций не воспринимается зрением человека и является избыточным. Меньшее число ухудшает восприятие изображения (минимально допустимым для качественной полутоновой иллюстрации принято значение 150 уровней). Нетрудно подсчитать, что для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 16х16=256 точек.

Между разрешением оригинала, частотой растра и градацией уровней существует зависимость, описываемая формулой:

где N - число градаций уровней тона (оттенков),

dpi - разрешение устройства вывода (отображения),

lpi - ланитура растра.

Единица в формуле соответствует абсолютно белому цвету, когда ячейка растра не заполнена.

При выводе копии изображения на принтере или полиграфическом оборудовании ланитуру растра выбирают, исходя из компромисса между требуемым качеством, возможностями аппаратуры и параметрами печатных материалов. Для лазерных принтеров рекомендуемая ланитура составляет 65-100 lpi, для газетного производства - 65-85 lpi, для книжно-журнального - 85-133 lpi, для художественных и рекламных работ - 133-300 lpi.

Связь между параметрами изображения и размером файла

Размер файла растровых изображений стремительно растет с увеличением разрешения. Фотоснимок (стандартный размер 10х15 см, с оцифрованным разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF около 4 Мбайт. Если оцифровать этот фотоснимок с более высоким разрешением, то он будет занимать 45-50 Мбайт.

Масштабирование растровых изображений

Одним из недостатков растровой графики является так называемая пикселизация изображений при увеличении. Раз в оригинале присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает само изображение.

Дата добавления: 2014-01-11