Добавлен: 29.10.2018
Просмотров: 6408
Скачиваний: 22
Основным недостатком векторной графики является то, что она не позволяет
получать изображения фотографического качества.
Замечание:
Различие в представлении графической информации в растро-
вом и векторном форматах существует лишь для графических файлов. При
выводе на экран любого изображения в видеопамяти формируется информа-
ция растрового типа, содержащая сведения о цвете каждого пикселя.
3.
Растровая графика
ГОСТ 27459-87:
Пиксель — наименьший элемент поверхности визуализации, которо-
му может быть независимым образом заданы цвет, интенсивность и
другие характеристики изображения.
Растровые файлы содержат последовательный набор «цветовых описаний» всех
точек.
Для монитора эти точки называются пикселями (pixels), а для принтера и ска-
нера — точками (dots), заполняющими «холст».
В связи с этим разрешения устройств выражают в ppi (pixels per inch) или в
dpi
(dots per inch).
3.1. Дополнительные характеристики
Зернистость — размер пикселя монитора.
Растр — изображение, построенное из отдельных элементов (точек),
как правило, расположенных регулярно.
В большинстве приложений компьютерной графики растровое изображение
представляется двумерным массивом пикселей.
Рис. 1.5. Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78 × 0,78 мм), увеличенный в 46 раз
10
Растр
в технических устройствах (в системах отображения графической инфор-
мации) — последовательность строк, возникающая в результате работы системы раз-
вёртки (печати).
Линиатура — плотность растра принтера или сканера, измеряется
в lpi (lines per inch), или в «линиях-на-сантиметр».
Переводной коэффициент — 2,54 (150 lpi = 59 л/см).
Линиатура
— параметр, характеризующий растровую структуру количеством
линий на единицу длины.
Глубина цвета (качество цветопередачи, битность изображения) —
количество бит для задания любого цвета палитры при кодировании
одного пикселя.
Измеряется глубина цвета в bpp (bits per pixel), задающее точное количество
используемых бит для представления цвета.
В связи с этой характеристикой, цветовые палитры характеризуются глуби-
ной цвета
.
3.2. Цветовые палитры
Существует несколько основных цветовых палитр:
•
BW
(чёрно-белая) — 1 бит.
•
CGA
(4 градации серого) — 2 бита.
•
8-цветная — 3 бита.
Эту палитру использовали устаревшие персональные компьютеры с TV-
выходом.
•
EGA
(16-цветная) — 4 бита.
•
256 цветов — 8 бит = 1 байт.
8-битные видеорежимы появились вместе с ростом объёмов памяти компьюте-
ров. Основное своё распространение получили с конца 1980-х гг. В середине
1990-х гг., с появлением доступных 1–2-мегабайтных видеоплат, на рабочих
столах ОС 8-битные режимы уступили пальму первенства 16-битным.
В играх они продержались несколько дольше из-за высокой скорости, например
StarCraft
(1998) работал в режиме 640×480×8 и не замедлялся на компьютерах
класса Pentium-100 даже в массовых боях. Вышедший в 2000 г. Grand Prix 3
использовал 8-битные режимы в программном рендеринге.
Широкое распространение получили лишь некоторые 8-битные палитры.
11
—
Индексированная
(6 256 цветов) — 6 8 бит.
Из широкого цветового пространства выбираются любые цвета. Их значе-
ния хранятся в специальной таблице — палитре. В каждом из пикселей
изображения хранится номер цвета в палитре (от 0 до 255).
—
Grayscale
(серая) — 256 оттенков серого.
—
Однородные палитры
— 256 оттенков одного цвета.
•
RGB
,
HSB
,. . . (16 777 216 цветов) — 3 байта.
Red, Green, Blue — аддитивная цветовая модель, как правило описывающая
способ синтеза цвета для цветовоспроизведения. Аддитивной она называется
потому, что цвета получаются путём добавления к чёрному.
Рис. 1.6. Аддитивное смешение цветов
Иначе говоря, если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозна-
чается в RGB как (r1, g1, b1), а цвет того же экрана, освещённого другим про-
жектором, — (r2, g2, b2), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана
будет (r1+r2, g1+g2, b1+b2).
Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При сме-
шении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и
синий), например синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M,
magenta), при смешении зелёного (G) и красного (R) — жёлтый (Y, yellow),
при смешении зелёного (G) и синего (B) — циановый (С, cyan). При смешении
всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).
В телевизорах и мониторах применяются три электронные пушки (светодиода,
светофильтра) для красного, зелёного и синего каналов.
•
CMYK
— (4 294 967 296 цветов) — 4 байта.
Cyan, Magenta, Yellow, blacK — субтрактивная схема формирования цвета,
используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печа-
ти. Схема CMYK, как правило, обладает сравнительно небольшим цветовым
охватом.
«Субтрактивный» означает «вычитаемый» — из белого вычитаются первичные
цвета.
12
Рис. 1.7. Схема субтрактивного синтеза в CMYK
а
б
Рис. 1.8. Плоскость ab, соответствующая L = 25% (а) и L = 75% (б)
•
CIE Lab
.
В цветовом пространстве CIE Lab значение светлоты отделено от значения
хроматической составляющей цвета (тон, насыщенность). Светлота задана ко-
ординатой L (изменяется от 0 до 100, от самого тёмного до самого светлого),
хроматическая составляющая — двумя полярными координатами a и b. Первая
обозначает положение цвета в диапазоне от зелёного до пурпурного, вторая —
от синего до жёлтого.
В отличие от цветовых пространств RGB или CMYK, которые являются, по
сути, набором аппаратных данных для воспроизведения цвета на бумаге или
на экране монитора (цвет может зависеть от типа печатной машины, марки
красок, влажности воздуха в цеху или производителя монитора и его настроек),
CIE Lab
однозначно определяет цвет.
Поэтому CIE Lab нашла широкое применение в программном обеспечении для
обработки изображений в качестве промежуточного цветового пространства,
через которое происходит конвертирование данных между другими цветовы-
ми пространствами (например из RGB сканера в CMYK печатного процесса).
При этом особые свойства CIE Lab сделали редактирование в этом простран-
стве мощным инструментом цветокоррекции.
Благодаря характеру определения цвета в CIE Lab появляется возможность
отдельно воздействовать на яркость, контраст изображения и на его цвет. Во
многих случаях это позволяет ускорить обработку изображений, например, при
допечатной подготовке.
13
Lab предоставляет возможность избирательного воздействия на отдельные цве-
та в изображении, усиления цветового контраста, незаменимыми являются и
возможности, которые это цветовое пространство предоставляет для борьбы с
шумом на цифровых фотографиях.
Для любой палитры количество всевозможных цветов
N
цв.
= 2
b
, где b — число
бит (глубина цвета), необходимых для кодирования цвета.
Размер файла тесно связан с размером холста (в пикселях по вертикали и
горизонтали) и с глубиной цвета.
Размер растрового графического файла (без сжатия и заголовков):
высота × ширина × глубина цвета
.
Пример
.1 (Размер растрового файла). Рассмотрим растровой файл размером 10×10
и чёрно-белым изображением буквы ‘K’.
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 1 0 0 0 0
0 0 0 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Растр с чёрно-белым
изображением буквы ‘K’
Для кодирования изображения в растровой
форме на таком экране требуется 100 бит (1
бит на пиксель).
Представим этот код в виде битовой матри-
цы, в которой строки и столбцы соответствуют
строкам и столбцам растровой сетки. Пусть 1
обозначает закрашенный пиксель, а 0 — не
закрашенный.
Тот же рисунок в «серой шкале» займёт 100 ×
8 = 800
бит = 100 Б, в RGB-палитре — 300 Б,
в CMYK-палитре — 400 Б.
3.3. Интенсивность тона
Интенсивность тона или светлота (lightness) — это видимая
степень заметности цветового тона в данном хроматическом цвете.
В компьютерной графике интенсивность тона имеет N = 256 градаций. Боль-
шее число не воспринимается. Для этого ячейка растра должна быть 16 × 16 точек.
Вообще:
N =
dpi
lpi
2
+ 1
или lpi =
dpi
√
N − 1
.
Абсолютно чёрный цвет (для серого цвета) соответствует 100% заполнению цве-
том ячейки растра.
Для промежуточных значений используется разный способ заполнения ячейки:
амплитудная модуляция
— заполнение от центра (радиусом, соответствующим
интенсивности
);
14