Вступ

Подання даних на моніторі комп'ютера у графічному вигляді вперше було реалізовано в середині 50-х років для великих ЕОМ, що застосовувалися у наукових та військових дослідженнях. З того часу графічний метод відображення даних став невід'ємною приналежністю переважної кількості комп'ютерних систем, особливо персональних. Графічний інтерфейс користувача сьогодні є стандартом де-факто для програмного забезпечення різних класів, починаючи з операційних систем.

Існує спеціальна область інформатики, що вивчає методи та засоби створення та обробки зображень за допомогою програмно-апаратних обчислювальних комплексів, – комп'ютерна графіка.Вона охоплює всі види та форми представлення зображень, доступних для сприйняття людиною або на екрані монітора, або у вигляді копії на зовнішньому носії (папір, кіноплівка, тканина та інше). Без комп'ютерної графіки неможливо уявити як комп'ютерний, а й звичайний, цілком матеріальний світ. Візуалізація даних знаходить застосування в різних сферах людської діяльності. Наприклад назвемо медицину (комп'ютерна томографія), наукові дослідження (візуалізація будови речовини, векторних полів та інших даних), моделювання тканин та одягу, дослідно-конструкторські розробки.

Залежно від способу формування зображень комп'ютерну графіку прийнято поділяти на растрову, векторну та фрактальну.

Малюнок 1 Малюнок 2 Малюнок 3

Окремим предметом вважається тривимірна (3D) графіка,вивчає прийоми та методи побудови об'ємних моделей об'єктів у віртуальному просторі. Як правило, в ній поєднуються векторний та растровий способи формування зображень.

Особливості колірного охоплення характеризують такі поняття, як чорно-біла та кольорова графіка.На спеціалізацію в окремих областях вказують назви деяких розділів: інженерна графіка, наукова графіка, Web-графіка, комп'ютерна поліграфіята інші.

На стику комп'ютерних, телевізійних та кінотехнологій зародилася і стрімко розвивається порівняно нова область комп'ютерної графіки та анімації.

Помітне місце у комп'ютерній графіці відведено розвагам. З'явилося навіть таке поняття, як механізм графічного представлення даних ( Graphics Engine).Ринок ігрових програм має оборот у десятки мільярдів доларів та часто ініціалізує черговий етап удосконалення графіки та анімації.

Хоча комп'ютерна графіка служить лише інструментом, її структура і методи засновані на передових досягненнях фундаментальних і прикладних наук: математики, фізики, хімії, біології, статистики, програмування та безлічі інших. Це зауваження справедливе як для програмних, так і для апаратних засобів створення та обробки зображень на комп'ютері. Тому комп'ютерна графіка є однією з галузей інформатики, що найбільш бурхливо розвиваються, і в багатьох випадках виступає “локомотивом”, що тягне за собою всю комп'ютерну індустрію.

1.Комп'ютерна графіка

Комп'ютерна графіка– це наука, предметом вивчення якої є створення, зберігання та обробка моделей та його зображень з допомогою ЕОМ, тобто. це розділ інформатики, який займається проблемами отримання різних зображень (малюнки, креслення, мультиплікації) на комп'ютері.

Під комп'ютерною графікою зазвичай розуміють автоматизацію процесів підготовки, перетворення, зберігання та відтворення графічної інформації за допомогою комп'ютера. Під графічною інформацією розуміються моделі об'єктів та його зображення.

Комп'ютерна графіка- це область інформатики, що займається проблемами отримання різних зображень (рисунків, креслень, мультиплікації) на комп'ютері. Робота з комп'ютерною графікою - один з найпопулярніших напрямків використання персонального комп'ютера, причому займаються цією роботою не тільки професійні художники та дизайнери. На будь-якому підприємстві іноді виникає необхідність у подачі рекламних оголошень в газети та журнали, у випуску рекламної листівки або буклету. Іноді підприємства замовляють таку роботу спеціальним дизайнерським бюро або рекламним агенствам, але часто обходяться власними силами та доступними програмними засобами.
Без комп'ютерної графіки не обходиться жодна сучасна програма. p align="justify"> Робота над графікою займає до 90% робочого часу програмістких колективів, що випускають програми масового застосування.
Основні трудовитрати у роботі редакцій та видавництв теж становлять художні та оформлювальні роботи з графічними прораммами.
Необхідність широкого використання графічних програмних засобів стала особливо відчутною у зв'язку з розвитком Інтернету і, в першу чергу, завдяки службі World Wide Web, що зв'язала в єдину "павутину" мільйони "домашніх сторінок". увага.

Область застосування комп'ютерної графіки не обмежується одними мистецькими ефектами. У всіх галузях науки, техніки, медицини, у комерційній та управлінській діяльності використовуються побудовані за допомогою комп'ютера схеми, графіки, діаграми, призначені для наочного відображення різноманітної інформації. Конструктори, розробляючи нові моделі автомобілів та літаків, використовують тривимірні графічні об'єкти, щоб уявити остаточний вигляд виробу. Архітектори створюють на екрані монітора об'ємне зображення будівлі, і це дозволяє побачити, як воно впишеться в ландшафт.

2. Види комп'ютерної графіки

Існує три види комп'ютерної графіки:

Растрова графіка

Векторна графіка

Фрактальна графіка

Растрове зображення, цифрове зображення - це файл даних або структура, яка представляє прямокутну сітку пікселів або точок кольорів на комп'ютерному моніторі, папері та інших пристроях і матеріалах, що відображають. Тобто, растрова графіка- це формат зображення, який містить інформацію про розташування, кількість і колір пікселів.

Головною перевагою растрової графікиє створення (відтворення) практично будь-якого малюнка, незалежно від складності, на відміну, наприклад, від векторної, де неможливо точно передати ефект переходу від одного кольору до іншого (теоретично, звичайно, можливо, але файл розміром 1 МБ у форматі BMP буде мати розмір 200 МБ у векторному форматі).

Векторна графіка(інша назва - геометричне моделювання) - це використання геометричних примітивів, таких як точки, лінії, сплайни та багатокутники, для представлення зображень у комп'ютерній графіці. Термін використовується в протилежність до растрової графіки, яка представляє зображення як матрицю пікселів (крапок).

Спочатку людське око сприймає зображення подібно до растрового образу. Картинка проектується на сітківку, що складається з окремих клітин, що реагують на світло. Далі система очей-мозок розпізнає у зображенні окремі об'єкти, геометричні фігури, які вже легше обробляти та запам'ятовувати.

Фрактальна графіказаснована на математичних обчисленнях. Базовим елементом фрактальної графіки є математична формула, тобто жодних об'єктів у пам'яті комп'ютера не зберігається і зображення будується виключно за рівняннями. У такий спосіб будують як найпростіші регулярні структури, так і складні ілюстрації, що імітують природні ландшафти та тривимірні об'єкти.

3.Графічні системи. Зсистеми растрової та векторної графіки.

Растрова графіка

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, 1600х12002, 16001

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).

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 складає 65-100 lpi, для газетного виробництва – 65-85 lpi, для книжково-журнального – 85-133 lpi, для художніх та рекламних робіт – 133-300 lpi.

Під час друку зображень з накладенням растрів один на одного, наприклад, багатобарвних, кожен наступний растр повертається на певний кут. Традиційними для кольорового друку вважаються кути повороту: 105 градусів для блакитної друкованої форми, 75 градусів для пурпурової, 90 градусів для жовтої та 45 градусів для чорної. При цьому осередок растру стає косокутним, і для відтворення 256 градацій тону з лініатурою 150 lpi вже недостатньо роздільної здатності 16х150 = 2400 dpi. Тому для фотоекспонуючих пристроїв професійного класу прийнято мінімальну стандартну роздільну здатність 2540 dpi, що забезпечує якісне растрування за різних кутів повороту растру. Таким чином, коефіцієнт, що враховує виправлення на кут повороту растру, для кольорових зображень становить 1,06.

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. .

Зв'язок між параметрами зображення та розміром файлу.Засобами растрової графіки прийнято ілюструвати роботи, що вимагають високої точності передачі кольорів і напівтонів. Однак розміри файлів растрових ілюстрацій стрімко зростають із збільшенням роздільної здатності. Фото, призначений для домашнього промотра (стандартний розмір 10х15 см, оцифрований з роздільною здатністю 200-300 dpi, колірна роздільна здатність 24 біта), займає у форматі TIFFз увімкненим режимом стиснення близько 4 Мбайт. Оцифрований з високою роздільною здатністю слайд займає 45-50 Мбайт. Кольорове кольорове зображення формату А4 займає 120-150 Мбайт.

Масштабування растрових зображень.Одним із недоліків растрової графіки є так звана пікселізаціязображень при їх збільшенні (якщо не вжито спеціальних заходів). Якщо в оригіналі присутня певна кількість точок, то при більшому масштабі збільшується і їх розмір, стають помітні елементи растру, що спотворює саму ілюстрацію (рис.4). Для протидії пікселізації прийнято заздалегідь оцифровувати оригінал з роздільною здатністю, достатнім для якісної візуалізації при масштабуванні. Інший прийом полягає у застосуванні стохастичного растру, що дозволяє зменшити ефект пікселізації у певних межах. Нарешті, при масштабуванні використовують метод інтерполяції, коли збільшення розміру ілюстрації відбувається за рахунок масштабування точок, а шляхом додавання необхідного числа проміжних точок.

Концепція

72. Роздільна здатність: 800*600, 1024*768. 1280 * 1024. 4. Векторнаі растрова графіка: суть, відмінності, сфери застосування. Принципи... де і як зберігається/відображається малюнок. 6. Концепціяграфічного примітиву. Найбільш поширені графічні...

У комп'ютерній графіці з поняттям дозволу зазвичай відбувається найбільше плутанини, оскільки доводиться мати справу з кількома властивостями різних об'єктів. Слід чітко розрізняти: роздільну здатність екрана, роздільну здатність друкуючого пристрою та роздільну здатність зображення. Всі ці поняття відносяться до різних об'єктів. Один з одним ці види дозволу ніяк не пов'язані, поки не знадобиться, який фізичний розмір матиме картинка на екрані монітора, відбиток на папері або файл на жорсткому диску. Роздільна здатність екрана - це властивість комп'ютерної системи (залежить від монітора та відеокарти) та операційної системи. Роздільна здатність екрана вимірюється в пікселях і визначає розмір зображення, яке може поміститися на екрані цілком.

Роздільна здатність принтера - це властивість принтера, що виражає кількість окремих точок, які можуть бути надруковані на ділянці одиничної довжини. Воно вимірюється в одиницях dpi (точки на дюйм) і визначає розмір зображення за заданої якості або, навпаки, якість зображення за заданого розміру.

Роздільна здатність зображення - це властивість самого зображення. Воно також вимірюється в точках на дюйм і задається під час створення зображення в графічному редакторі або за допомогою сканера. Значення роздільної здатності зображення зберігається у файлі зображення і нерозривно пов'язані з іншим властивістю зображення - його фізичним розміром. Фізичний розмір зображення може вимірюватись як у пікселях, так і в одиницях довжини (міліметрах, сантиметрах, дюймах). Він задається під час створення зображення та зберігається разом із файлом. Якщо зображення готують для демонстрації на екрані, його ширину і висоту задають у пікселях, щоб знати, яку частину екрана воно займає.

Якщо зображення готують для друку, його розмір задають в одиницях довжини, щоб знати, яку частину аркуша паперу воно займе. Неважко перерахувати розмір зображення з пікселів в одиниці довжини або навпаки, якщо відома роздільна здатність зображення.

Таблиця 1. Зв'язок між лінійним розміром ілюстрації та розміром файлу

Таблиця 2. Зв'язок між розміром ілюстрації (у пікселях) та розміром відбитка (у мм)

Колірна роздільна здатність та колірні моделі

При роботі з кольором використовуються поняття колірна роздільна здатність (його ще називають глибиною кольору) і колірна модель. Колірна роздільна здатність визначає метод кодування колірної інформації, і від нього залежить те, скільки кольорів на екрані може відображатися одночасно. Для кодування двоколірного (чорно-білого) зображення достатньо виділити по одному біту на подання кольору кожного пікселя. Виділення одного байта дозволяє закодувати 256 різних відтінків кольорів. Два байти (16 бітів) дозволяють визначити 65536 різних кольором. Цей режим називається High Color. Якщо для кодування кольору використовуються три байти (24 біти), можливе одночасне відображення 16,5 млн кольорів. Цей режим називається True Color.

Кольори у природі рідко є простими. Більшість відтінків кольорів утворюється змішуванням основних кольорів. Спосіб поділу колірного відтінку на складові компоненти називається колірною моделлю. Існує багато різних типів колірних моделей, але в комп'ютерній графіці зазвичай застосовується не більше трьох. Ці моделі відомі під назвами: RGB, CMYK та HSB. Колірна модель RGB найбільш проста для розуміння та очевидна. У цій моделі працюють монітори та побутові телевізори. Будь-який колір вважається що складається з трьох основних компонентів: червоного (Red), зеленого (Green) та синього (Blue). Ці кольори називаються основними. Вважається також, що з накладення одного компонента інший яскравість сумарного кольору збільшується. Поєднання трьох компонентів дає нейтральний колір (сірий), який при великій яскравості прагне білого кольору. Це відповідає тому, що ми спостерігаємо на екрані монітора, тому цю модель застосовують завжди, коли готується зображення, призначене для відтворення на екрані. Якщо зображення проходить комп'ютерну обробку в графічному редакторі, його теж слід подати у цій моделі. У графічних редакторах є засоби перетворення зображень з однієї колірної моделі в іншу.

Метод отримання нового відтінку підсумовуванням яскравостей складових компонентів називають адитивним методом. Він застосовується усюди, де кольорове зображення розглядається в світлі, що проходить ("на просвіт"): в моніторах, слайд-проекторах і т. п.

Неважко здогадатися, що чим менша яскравість, тим темніший відтінок. Тому в адитивній моделі центральна точка, що має нульові значення компонентів (0, 0, 0), має чорний колір (відсутність свічення монітора). Білого кольору відповідають максимальні значення складових (255, 255, 255). Модель RGB є адитивною, а її компоненти – червоний, зелений та синій – називають основними кольорами.

Модель CMYK використовують для підготовки не екранних, а друкованих зображень. Вони відрізняються тим, що їх бачать не в тому, що проходить, а у відбитому світлі. Чим більше фарби покладено на папір, тим більше світла вона поглинає і менше відбиває. Поєднання трьох основних фарб поглинає майже все падаюче світло, і з боку зображення виглядає майже чорним. На відміну від RGB збільшення кількості фарби призводить не до збільшення візуальної яскравості, а навпаки до її зменшення. Тому для підготовки друкованих зображень використовується не адитивна (підсумовує) модель, а субтрактивна (віднімає) модель. Колірними компонентами цієї моделі є не основні кольори, а ті, що виходять в результаті віднімання основних кольорів з білого:

* блакитний (cyan) = білий? червоний = зелений + синій;

* пурпуровий (magenta) = білий? зелений = червоний + синій;

* жовтий (yellow) = білий? синій = червоний + зелений.

Ці три кольори називаються додатковими, тому що вони доповнюють основні кольори до білого.

Істотну складність у поліграфії становить чорний колір. Теоретично його можна отримати поєднанням трьох основних чи додаткових фарб, але на практиці результат виявляється непридатним. Тому в колірну модель CMYK додано четвертий компонент - чорний. Йому ця система завдячує літерою До в назві (blacK).

У друкарнях кольорові зображення друкують кілька прийомів. Накладаючи на папір по черзі блакитний, пурпуровий, жовтий та чорний відбитки, одержують повнокольорову ілюстрацію. Тому готове зображення, отримане на комп'ютері, перед друком поділяють на чотири складові однокольорові зображення. Цей процес називається кольороподілом. Сучасні графічні редактори мають засоби виконання цієї операції. На відміну від RGB, центральна точка має білий колір (відсутність барвників на білому папері). До трьох колірних координат додано четверту - інтенсивність чорної фарби. Вісь чорного кольору виглядає відокремленою, але в цьому є сенс: при додаванні кольорових складових з чорним кольором все одно вийде чорний колір. Складання кольорів у моделі CMYK кожен може перевірити, взявши до рук блакитний, рожевий та жовтий олівці чи фломастери. Суміш блакитного та жовтого на папері дає зелений колір, рожевого з жовтим – червоний і т. д. При змішуванні всіх трьох кольорів виходить невизначений темний колір. Тож у цій моделі чорний колір і знадобився додатково.

Деякі графічні редактори дозволяють працювати з моделлю кольорів HSB. Якщо модель RGB найбільше зручна для комп'ютера, а модель CMYK - для друкарень, то модель HSB найбільш зручна для людини. Вона проста та інтуїтивно зрозуміла. У моделі HSB також три компоненти: відтінок кольору (Hue), насиченість кольору (Saturation) та яскравість кольору (Brightness). Регулюючи ці три компоненти, можна отримати так само багато довільних кольорів, як і під час роботи з іншими моделями.

Колірна модель HSB зручна для застосування в тих графічних редакторах, які орієнтовані не на обробку готових зображень, а на створення їх своїми руками. Існують такі програми, які дозволяють імітувати різні інструменти художника (пензлі, пір'я, фломастери, олівці), матеріали фарб (акварель, гуаш, олія, туш, вугілля, пастель) та матеріали полотна (полотно, картон, рисовий папір та ін.). Створюючи власний художній твір, зручно працювати в моделі HSB, а по закінченні роботи його можна перетворити на модель RGB або CMYK, залежно від того, чи використовуватиметься вона як екранна або друкована ілюстрація.

Палітра кольорів - це таблиця даних, в якій зберігається інформація про те, яким кодом закодований той чи інший колір. Ця таблиця створюється та зберігається разом із графічним файлом. Найзручніший для комп'ютера спосіб кодування кольору - 24-розрядний, True Color. У цьому режимі на кодування кожної колірної складової R (червоної), G (зеленої) і (синьої) відводиться по одному байту (8 бітів). Яскравість кожної складової виражається числом від 0 до 255 і будь-який колір з 16,5 мільйонів комп'ютер може відтворити за трьома кодами. У цьому випадку палітра кольорів не потрібна, оскільки в трьох байтах і так достатньо інформації про колір конкретного пікселя.

Істотно складніше справа, коли зображення має тільки 256 кольорів, що кодуються одним байтом. У цьому випадку кожен відтінок кольору представлений одним числом, причому це число виражає не колір пікселя, а індекс кольору (його номер). Сам же колір розшукується за цим номером у супровідній палітрі, прикладеної до файлу. Такі палітри кольорів ще називають індексними палітрами. Різні зображення можуть мати різні палітри кольорів. Наприклад, в одному зображенні зелений колір може кодуватись індексом 64, а в іншому зображенні цей індекс може бути відданий рожевому кольору. Якщо відтворити зображення з "чужою" палітрою кольорів, то зелена ялинка на екрані може виявитися рожевою. У тих випадках, коли колір зображення закодований двома байтами (режим High Color), на екрані можливе зображення 65 тисяч кольорів. Зрозуміло, це не всі можливі кольори, а лише двісті п'ятдесят шоста частка загального безперервного спектру фарб, доступного в режимі True Color. У такому зображенні кожен двобайтний код також виражає якийсь колір із загального спектру. Але в даному випадку не можна додати до файлу індексну палітру, в якій було б записано, який код якому кольору відповідає, оскільки в цій таблиці було б 65 тисяч записів і її розмір становив би сотні тисяч байтів. Навряд чи є сенс прикладати до файлу таблицю, яка може бути за розміром більшою за сам файл. І тут використовують поняття фіксованої палітри. Її не треба прикладати до файлу, оскільки в будь-якому графічному файлі, що має шістнадцятирозрядне кодування кольору, той самий код завжди виражає той самий колір.

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, 200 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.

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...

1. Растрова графіка – основні поняття. Програмні засоби растрової графіки.

Основним елементом растрового зображення є крапка. Якщо екранне зображення, то ця точка називається пікселем. Залежно від того, на яку графічну роздільну здатність екрана налаштована операційна система комп'ютера, на екрані можуть розміщуватись зображення, що мають 640x480, 800x600, 1024x768 і більше пікселів.

З розміром зображення безпосередньо пов'язана його роздільна здатність. Цей параметр вимірюється в точках на дюйм (dotsperinch- dpi). При роботі монітора в режимі 800x600 пікселів роздільна здатність екранного зображення дорівнює 72dpi.

Під час друку роздільна здатність має бути набагато вищою. Поліграфічний друк повнокольорового зображення вимагає роздільної здатності 200-300 dpi.

Недоліки:

1. Великі обсяги даних – це основна проблема під час використання растрових зображень.

2. Другий недолік растрових зображень пов'язаний із неможливістю їх збільшення для розгляду деталей. Оскільки зображення складається з точок, то збільшення зображення призводить тільки до того, що ці точки стають більшими. Збільшення точок растру візуально спотворює ілюстрацію та робить її грубою. Цей ефект називається пікселізацією.

Основними параметрами комп'ютерного зображення є його фізичний розмір та роздільна здатність. Від них залежать екранні розміри зображення та розміри відбитка на папері, а також якість зображення.

Основними поняттями, пов'язаними з кольором, є роздільна здатність (глибина кольору) і колірна модель. Роздільна здатність визначає максимальну кількість кольорів, які можуть бути відтворені одночасно. Воно залежить кількості байтів, використаних на кодування кольору. Основні режими: 8-розрядний (256 кольорів), 16-розрядний (65 тис. кольорів, HighColor) та 24-розрядний (16,5 млн кольорів, TrueColor).

Колірна модель визначає спосіб поділу складних відтінків кольорів на складові компоненти. Теоретично визначення кольору досить задати яскравості трьох компонентів.

У моделі RGB як компоненти застосовують основні кольори: червоний, зелений і синій. У моделі CMYK як елементарні компоненти застосовують додаткові кольори: блакитний, пурпуровий, жовтий. Додатково окремо розглядають чорний компонент (теоретично він не потрібен, але зручний для поліграфії). У колірній моделі HSB як компоненти розглядають колірний тон, яскравість і насиченість тону.

Операція розкладання кольорового зображення на три або чотири зображення, що відповідають застосовуваним колірним компонентам, називається кольороподілом.

Колірна модель RGB відповідає перегляду ілюстрації в світлі і є адитивною (яскравості компонентів складаються і при максимальних значеннях дають білий колір).

Модель CMYK відповідає перегляду ілюстрації у відбитому світлі і є субтрактивною (яскравості компонентів віднімаються з білого кольору і при максимальних значеннях дають чорний колір).

Колірна модель HSB найбільше відповідає звичайному уявленню про управління кольором.

Палітра кольорів - це таблиця даних, в якій зберігається інформація про те, яким кодом закодований той чи інший колір. Ця таблиця створюється та зберігається разом із графічним файлом.

Формати файлів растрової графіки.Файли растрових зображень відрізняються різноманіттям форматів (кілька десятків). Кожен формат має свої позитивні якості, що визначають доцільність його використання під час роботи з тими чи іншими додатками.

Для операційної системи Windows9х найбільш характерним є формат WindowsBitmap. Файли цього формату мають розширення BMP. Цей формат відрізняється універсальністю і де-факто є стандартним для програм Windows. Характерним недоліком формату WindowsBitmap є великий розмір файлів через відсутність стиснення зображення.

Для Web-документів, що циркулюють в Інтернеті, дуже важливий розмір файлів, оскільки від нього залежить швидкість доступу до інформації. Тому при підготовці Web-сторінок використовують два види графічних форматів, що забезпечують найбільш щільний стиск.

Для зберігання кольорових нерегулярних зображень (фотографій) використовують формат JPEG, файли якого мають розширення JPG. Цей формат відрізняється тим, що забезпечує зберігання даних із величезним ступенем стиснення, але за рахунок втрати частини інформації. Якщо файл був записаний у форматі JPG, то після розпакування отриманий файл може не відповідати вихідному, хоча на таких ілюстраціях, як кольорові фотографії, це малопомітно. Величиною втрати інформації можна керувати за збереження файла. Якщо йдеться про відтворення ілюстрації на екрані (але не на папері), як фотографій втрата до 90% інформації позначається незначно.

Окрім формату JPEG, в Інтернеті використовують формат GIF. Це найщільніший з графічних форматів, які не мають втрати інформації. Файли цього формату мають розширення. GIF. У цьому форматі зберігаються і передаються малоколірні зображення, наприклад, мальовані ілюстрації. (До речі, чим менше кольорів має зображення, тим гірший ефект від застосування формату JPEG. Найгірші результати формат JPEG показує на двоколірних чорно-білих зображеннях.) У формату GIF є дуже цікаві особливості, що дозволяють створювати незвичайні ефекти: прозорість фону та анімацію зображення.

Усі передові растрові графічні редактори здатні завантажувати та зберігати зображення в основних графічних форматах. Таким чином, за допомогою їх можна перетворювати зображення з одного формату в інший.

Особливі вимоги до якості зображень пред'являються у поліграфії. У цій галузі застосовується спеціальний формат TIFF. Файли цього формату мають розширення. TIFF. Вони забезпечують як непогану ступінь стиснення, а й можливість зберігати у одному файлі додаткову інформацію у невидимих ​​допоміжних шарах - каналах. Так, у стандартній програмі Imaging, що входить до складу Windows98, найбільш цікаві можливості по накладенню анотацій та приміток на малюнок реалізуються лише при роботі із зображеннями, що мають формат TIFF. В інших перерахованих форматах не можна створити шар для зберігання інформації, що не стосується безпосередньо зображення.

Класи програм для роботи з растровою графікою:

Засоби створення зображень.Існує безліч програм, призначених для роботи з растрової графікою Ряд графічних редакторів, наприклад Painter і Fauve Matisse, орієнтований безпосередньо на процес малювання. До найпростіших програм цього класу належить також графічний редактор Paint, що входить до складу операційної системи Windows95.

Засоби обробки зображень.Інший клас растрових графічних редакторів призначений не для створення зображень «з нуля», а для обробки готових малюнків з метою покращення їхньої якості та реалізації творчих ідей. До таких програм, зокрема, відносяться Adobe Photoshop, Photostyler, Picture Publisher та інші.

Вихідний матеріал для обробки на комп'ютері може бути отриманий різними шляхами сканування кольорової ілюстрації, завантаження зображення, створеного в іншому редакторі, або введення зображення від цифрової фото- або відеокамери.

Найбільш потужним засобом для обробки готових растрових зображень сьогодні вважається програма Adobe Photoshop.

Растровий редактор Photoshop працює з графічними файлами основних форматів, прийнятих у поліграфії, у комп'ютерних мережах, а також використовуваних при розробці електронних документів та програмного забезпечення.

Основне призначення редактора Photoshop полягає в ретуші готових зображень (доведенні їх до поліграфічної якості), у монтажі композицій з окремих фрагментів, взятих з різних зображень, та у застосуванні спеціальних ефектів, які називаються фільтрами.

Основними технічними операціями під час роботи із зображеннями є:

зміна динамічного діапазону (управління яскравістю та контрастністю зображення);

підвищення чіткості зображення;

колірна корекція (зміна яскравості та контрастності в каналах червоної, зеленої та синьої складових кольору);

відмивання (зміна яскравості окремих фрагментів);

розтушовування (згладжування переходу між межами окремих фрагментів);

відсування («вирізання» окремих фрагментів із загальної композиції);

набивання (відновлення втрачених елементів зображення шляхом копіювання фрагментів з ділянок, що збереглися);

монтаж (компонування зображення з фрагментів, скопійованих з інших зображень або імпортованих з інших редакторів).

Основні інструменти редактора Photoshop, які застосовуються у технічних операціях, зосереджені на панелі інструментів. Особливістю панелі інструментів є альтернативні інструменти.

Для налаштування інструментів у редакторі Photoshop використовуються діалогові вікна особливого типу, які називаються палітрами.

Деякі панелі не стосуються інструментів редактора, а зображення в цілому. Вони дозволяють керувати параметрами зображення та його структурою (каналами та шарами), а також отримувати необхідну інформацію про зображення.

Растрова графіка

Мінімальною одиницею растрової графіки є піксел (крапка). Растрові зображення нагадують аркуш картатого паперу, у якому будь-яка клітина зафарбована будь-яким кольором, утворюючи разом малюнок (bitmap). Основними характеристиками растрової графіки є глибина кольоруі Дозвіл.

Глибина кольору.

Глибина кольору – це кількість біт, відведених на кодування кольору.

Залежно від того, скільки бітів відведено для кольору кожного пікселя, можливе кодування різної кількості кольорів. Таким чином, глибина кольору дозволяє визначити, яка максимальна кількість кольорів може бути реалізована у зображенні. Наприклад, якщо глибина кольору становить 24 біти, то зображення може містити до 16,8 млн. різних кольорів та відтінків (тобто 2 24 ≈ 16,8 млн.). Очевидно, що чим більше кольорів використовується для електронного представлення зображення, тим точніше інформація про колір кожної точки (тобто його кольоропередача).

Дозвіл.

Роздільна здатність - це кількість точок на одиницю довжини, щільність розташування яких і визначає якість зображення (відображення кольорів та деталей зображення). Найчастіше як одиниця довжини використовується дюйм, але іноді можуть використовуватися і міліметри. Роздільна здатність зображення вимірюється в dpi (кількість точок на дюйм).

Чим більша роздільна здатність зображення, тим якісніше воно буде, але тим більше буде і розмір файлу, що необхідно враховувати при створенні та редагуванні зображень. Якщо зображення призначене для відображення на екрані монітора, то роздільна здатність може бути меншою, ніж якщо це зображення призначене для друку (для виведення зображення на екран зазвичай достатньо роздільної здатності 72 dpi або 96 dpi, для виведення його на друк від 150 dpi до 300 dpi, а у випадку друкарського друку воно може бути набагато більше).

+ Переваги растрової графіки:

• відображення великої кількості кольорів
• відображення градієнтів та переходів кольорів
• відображення великої кількості дрібних деталей

- Недоліки растрової графіки:

• у разі зменшення зображення якість погіршується, т.к. губляться дрібні деталі
  
• зі збільшенням зображення якість погіршується, т.к. збільшується розмір точки (ефект пікселізації)
  
• чим більша роздільна здатність і глибина кольору, тим більший розмір файлу

Графічні редактори растрової графіки

Растрові графічні редактори призначені для обробки готових зображень (фотографії, відскановані зображення), так і для створення зображень. Прикладами таких редакторів є Adobe PhotoShop , Corel PhotoPaint , Ulead PhotoImpact GIMP