Home work

Растрове зображення

Растрове зображення — зображення, яке являє собою сітку (растр), зазвичай прямокутну, пікселів відображених на моніторі, папері та інших відображальних пристроях і матеріалах.

Характеристиками растрового зображення є:

• Кількість пікселів — зазвичай вказують кількість пікселів по ширині і висоті (наприклад, 1024 × 768, 1920 × 1080)
• Кількість використовуваних кольорів або глибина кольору (обсяг пам’яті в бітах, що використовуються для одного пікселя);
• Колірний простір — RGB, CMYK, XYZ, YCbCr та ін;
• Роздільна здатність — довідкова величина, яка вказує на рекомендований розмір зображення.

Растрові зображення редагують за допомогою растрових графічних редакторів. Створюються растрові зображення фотоапаратами, сканерами, безпосередньо в растровому редакторі, також шляхом експорту (растеризацією) з векторного редактора або у вигляді знімків екрану.

Графічні формати

Докладніше: Графічні формати

Растрові зображення зазвичай зберігаються в стислому вигляді. Залежно від типу стиснення може бути можливо або неможливо відновити зображення в точності таким, яким воно було до стиснення (стиснення без втрат або стиснення з втратами відповідно). Так само в графічному файлі може зберігатися додаткова інформація: про автора файлу, фотокамері і її налаштуваннях, кількості точок на дюйм при друку та ін.

Стиснення без втрат

Використовує алгоритми стиснення, засновані на зменшенні надмірності інформації.

• BMP або Windows Bitmap — зазвичай використовується без стиснення, хоча можливо використання алгоритму RLE.

• GIF (Graphics Interchange Format) — формат, який витісняється PNG та підтримує не більше 256 кольорів одночасно. Усе ще популярний через підтримку анімації, яка відсутня в чистому PNG, хоча програмне забезпечення дедалі більше підтримує формат APNG.

• PCX — застарілий формат, що дозволяв добре стискати прості зображення.

• PNG (Portable Network Graphics).
• TIFF підтримує великий діапазон зміни глибини кольору, різні колірні простору, різні настройки стиснення (як з втратами, так і без) і ін.
• RAW зберігає інформацію, безпосередньо одержувану з матриці цифрового фотоапарата або аналогічного пристрою без застосування до неї будь-яких перетворень, а також зберігає інформацію про налаштування фотокамери. Дозволяє уникнути втрати інформації при застосуванні до зображення різних перетворень (втрата інформації відбувається в результаті округлення і виходу кольору пікселя за межі допустимих значень). Використовується при зйомці в складних умовах (недостатня освітленість, неможливість виставити баланс білого і т. п.) Для подальшої обробки на комп’ютері (зазвичай в ручному режимі). Практично всі напівпрофесійні і професійні цифрові фотоапарати дозволяють зберігати зображення у форматі RAW. Формат файлу залежить від моделі фотоапарата, єдиного стандарту не існує.

Стиснення з втратами

Засноване на відкиданні частини інформації, яка найменш сприймається оком.

• JPEG дуже широко використовуваний формат зображень. Стиснення засноване на усередненні кольору сусідніх пікселів (інформація про яскравість при цьому не усереднюється) і відкиданні високочастотних складових в просторовому спектрі фрагмента зображення. При детальному розгляді сильно стисненого зображення помітно розмиття меж і характерний муар поблизу них.

Переваги

• Растрова графіка дозволяє створити практично будь-яке зображення, незалежно від складності, на відміну від векторної, де неможливо точно передати ефект переходу від одного кольору до іншого без втрат у розмірі файлу.

• Поширеність — растрова графіка використовується зараз практично скрізь: від маленьких значків до плакатів.

• Висока швидкість обробки складних зображень, якщо не потрібно масштабування.

• Растрове представлення зображення природне для більшості пристроїв введення-виведення графічної інформації (за винятком векторних пристроїв виводу), таких як монітори, матричні та струменеві принтери, цифрові фотоапарати, сканери, а також стільникові телефони.

• Простота автоматизованого вводу (оцифрування) зображень, фотографій, слайдів, малюнків за допомогою сканерів, відеокамер, цифрових фотоапаратів;

• Фотореалістичність. Можна отримувати різні ефекти, такі як туман, розмитість, тонко регулювати кольори, створювати глибину предметів.

Недоліки

• Великий розмір файлів у простих зображень. Тому, що розмір файлу є пропорційним до площі зображення, роздільності і типу зображення, і, переважно, при хорошій якості є великим.
• Неможливість ідеального масштабування. Растрове зображення має визначену роздільність і глибину представлення кольорів. Ці параметри можна змінювати лише у визначених межах і, як правило, із втратою якості.
• Неможливість виведення на друк на векторний графічний пристрій.
• Складність управління окремими фрагментами зображення.

Через ці недоліки для зберігання простих малюнків рекомендують замість, навіть стиснутої, растрової графіки використовувати векторну графіку.

Література

• Технологія набору та верстки [Текст]: навч. посіб. / Д. В. Василишин, О. М. Василишин; за ред. О. В. Мельникова; рец.: О. М. Величко, М. С. Антоник, Ю. Ц. Жидецький. — Львів : Укр. акад. друкарства, 2011. — 272 с. — 300 пр. — ISBN 978-966-322-190-8.

Огляд

Сучасні дисплеї можна вважати плоскою мережею точок, які можуть бути пофарбовані в різні кольори. Точки називаються пікселями (англ. picture elements). Чим менше розмір точок, та чим щільніше вони розташовані, то тим якіснішим буде зображення, але очевидно, що розмір файлу, який містить опис зображення буде пропорційний якості зображення.

Сучасні дисплеї та принтери — це растрові пристрої. Перед тим як відобразити, або надрукувати векторне зображення, спочатку треба його перетворити у растрове зображення — масив пікселів. Розмір створюваного растрового зображення залежить від використаної роздільної здатності растрового пристрою. Таким чином, легко перевести векторне зображення у відповідний растровий формат, а зворотне перетворення дуже складне. Зображення переведене з векторного формату у растровий збільшується у розмірах, та втрачає властивість масштабування без втрати роздільної здатності. Також втрачається можливість редагувати елементи зображення як окремі об’єкти. Розмір векторного зображення залежить від кількості елементів зображення, та від переліку їх властивостей.

В комп’ютерній типографії сучасні шрифти (гліфи) описуються алгебраїчними кривими другого або третього степеня з контрольними точками. Також використовуються растрові шрифти. Отримання растрового шрифту по векторному опису — не тривіальна задача. Наприклад, треба уникнути «зубчатості».

На початку комп’ютерної епохи в 1950 році а також в 1980, використовувались різні типи відображення векторної графічної системи. В цих системах електронне ядро ЕПТ монітора направлялось прямо щоб намітити необхідну форму, лінійний сегмент як лінійний сегмент, залишок екрану при цьому відображається чорним. Цей процес повторювався багато разів на секунду щоб уникнути блимання картинки. Ця система дозволяє відображати лінійне зображення з дуже високою роздільною здатністю, і переміщати зображення, які є показані без (на цей час) немислимо величезної кількості пам’яті, яка була б потрібна системі растрово-еквівалентного рішення. Ці засновані на векторі монітори були також відомі як X-Y displays.

Спочатку людське око сприймає зображення подібно до растрового образу. Картинка проектується на сітківку, що складається з окремих, реагуючих на світло кліток. Далі система око-мозок розпізнає в зображенні окремі об’єкти, геометричні фігури, які вже легко обробляти і запам’ятовувати.

Окрім цього існує вузький клас пристроїв, орієнтованих виключно на відображення векторних даних. До них належать графічні пристрої, а також деякі типи лазерних проекторів.

Термін векторна графіка використовується в основному в контексті двомірної комп’ютерної графіки.

Спосіб зберігання зображення

Розглянемо приклад кола радіуса r. Список інформації, необхідної для повного опису кола, такий:

1. радіус r;
2. координати центру кола;
3. колір і товщина контуру (можливо прозорий);
4. колір заповнення (можливо прозорий).

Переваги цього способу опису графіки над растровою графікою:

• Мінімальна кількість інформації передається набагато меншому розміру файлу (розмір не залежить від величини об’єкта).

• Відповідно, можна нескінченно збільшити, наприклад, дугу кола, і вона залишиться гладкою. З іншого боку, полігон, що представляє криву, покаже, що вона насправді не крива.

• При збільшенні або зменшенні об’єктів товщина ліній може бути постійною.

• Параметри об’єктів зберігаються і можуть бути змінені. Це означає, що переміщення, масштабування, обертання, заповнення і так далі не погіршать якості малюнка. Більш того, зазвичай указують розміри в апаратно-незалежних одиницях (англ. device-independent unit), які ведуть до якнайкращої можливої растеризації на растрових приладах.

До недоліків варто віднести, що не кожен об’єкт може бути легко зображений у векторному вигляді. Крім того, кількість пам’яті і часу на відображення залежить від числа об’єктів і їх складності.

Порівняння векторного способу опису графіки з растровим

Переваги векторного способу

• Розмір файла, який займає описова частина, не залежить від реальної величини об’єкта, що дозволяє, використовуючи мінімальну кількість інформації, описати достатньо великий об’єкт файлом мінімального розміру.
• У зв’язку з тим, що інформація про об’єкт зберігається в описовій формі, можна нескінченно збільшити графічний примітив, наприклад, дугу кола, і вона залишиться гладкою. З іншого боку, якщо крива представлена у вигляді ламаної лінії, збільшення покаже, що крива не є гладкою.
• Параметри об’єктів зберігаються і можуть бути легко змінені. Також це означає, що переміщення, масштабування, обертання та інше, не погіршує якості малюнка. Більш того, зазвичай вказують розміри в апаратно-незалежних одиницях (англ. device-independent unit), які ведуть до найкращої растеризації на растрових приладах.
• При збільшенні або зменшенні об’єктів товщина ліній може бути задана постійною величиною, незалежно від реального контуру.

Недоліки векторної графіки

• Не кожен об’єкт може бути легко зображений у векторному вигляді — для того, щоб зображення було подібним до оригіналу може знадобитися дуже велика кількість об’єктів з високою складністю, що негативно впливає на кількість пам’яті, яку займатиме зображення та час для його відтворення.

Типові примітивні об’єкти

• Лінії і ламані лінії.
• Багатокутники.
• Кола та еліпси.
• Криві Без’є.
• Безігони.
• Текст (у комп’ютерних шрифтах, таких як Truetype, кожна буква створюється з кривих Без’є).

Цей список неповний. Є різні типи кривих (Catmull-rom сплайни, NURBS і так далі), які використовуються в різних випадках.

Також можливо розглядати растрове зображення як примітивний об’єкт. Відповідно до концептуальної точки зору, він поводиться як прямокутник.

Векторні операції

Векторні графічні редактори дозволяють обертати, переміщати, відображати, розтягувати, скошувати, виконувати основні афінні перетворення над об’єктами, змінювати глибину і комбінувати примітиви в складніші об’єкти.

Витонченіші перетворення включають булеві операції на замкнутих фігурах (об’єднання, доповнення, перетин і так далі).

Векторна графіка ідеальна для простих або складених малюнків, які мають бути апаратно-незалежними або не потребують фото-реалізму. Наприклад, Postscript і PDF використовують модель векторної графіки.

Програми векторної графіки

Комерційні

• Adobe Illustrator
• Corel Draw
• Macromedia Freehand
• Affinity Designer

Англійська компанія Xara Limited відкрила вихідні тексти своєї комерційної програми Xara Xtreame організувавши проект Xara LX який має за мету перенести свою програму на інші апаратні та операційні платформи.

Програми з відкритим програмним кодом

• Xara Xtreame
• Inkscape
• Sodipodi
• MetaPost
• OpenOffice.org Draw
• Gravit Designer

Див. також

• Растрова графіка
• Тривимірна графіка
• Inkscape
• Cairo
• Векторна графіка на Віківерситеті
• Adobe Experience Design (XD)