Растровая графика. Основные понятия растровой графики

Основные понятия растровой графики

Изображения в растровой графике представлены в виде массива цифр. Основным элементом изображения является точка. При экранном изображении эта точка называется пикселем (от английского выражения picture element – pixel). В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) представлена единственным параметром - цветом. Именно это имеется в виду, когда рассматривается понятие " значение пикселя".

Необходимо различать технический и математический растр. Технический растр – целочисленная решетка на плоскости. Например, так реализуется изображение на экране телевизора, монитора. Для представления геометрического изображения используется множество элементов растра на целочисленной плоскости. В дальнейшем будем использовать только этот параметр, и именно его будем называть растром (растровой картой – bitmap). При ближайшем рассмотрении изображение напоминает мозаичное панно - можно разглядеть маленькие точки люми­нофора - пиксели, из которых состоит экранное изображение. Рас­сматривая любую иллюстрацию в книгах и журналах, также можно заметить, что изображение построено из точек. Однако точки растра достаточно малы для того, чтобы глаз человека воспринимал совокуп­ность разноцветных точек как единую картину, а не каждую из них в отдельности.

Для растровой графики ключевое значение имеет понятие разрешения. Разрешение – количество точек, приходящихся на единицу длины. Различают:

- разрешение оригинала;

- разрешение монитора;

- разрешение печатного изображения.

Как рисование, так и черчение имеют свои преимущества и недостатки.

Преимущест­во программ рисования (растровая графика) состоит в совершенно естественном способе создания изображе­ний. Если взять для примера программу Photoshop, то, при всей ее сложности, основные изобрази­тельные инструменты, заложенные в основу этой программы, не сложнее обычного ка­рандаша. Пользователь попеременно рисует и вытирает нарисованное, пока не добьется желаемого, как делал еще в начальной школе. Растровые изображения обеспечивают максимальную реали­стичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала.

При всей простоте основных инструментов Photoshop пользователь может к тому же настраивать их " под себя". А это равносильно наличию бесконечного разнообразия мел­ков, цветных карандашей, пульверизаторов, акварельных и масляных красок и многого другого. Причем, рисунок можно в любой момент стереть, подкорректировать и т.д.

Еще одним достоинством представляется простота и, как следствие, техническая реализуемость автоматизации ввода (оцифровки) изобразительной информации. Эта простота базируется на принудительной дискретизации на элементы и оцифровка их в соответствии с какими-либо заранее заданными таблицами квантования. Существует развитая система внешних устройств для ввода фотографий, слайдов, рисунков, акварелей и прочих изобразительных оригиналов, к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры. Эти внешние устройства непрерывно совершенствуются, предоставляя возможность все более адекватного преобразования изображений на материальных носителях (бумаге, пленке и т. д.) в цифровую форму.

Растровая графика обладает программной независимостью. Это достоинство в определенной степени также является следствием простого принципа, лежащего в основе пиксельной графики. Характер информации (совокупность чисел, организованных в двухмерную матрицу), который требуется для хранения пиксельного изображения, позволяет создавать стандартные форматы. Эти форматы " понимают" практически все программы, работающие с изображениями: редакторы пиксельной и векторной графики, программы верстки, браузеры и даже операционные системы.

Недостаток программ рисования - в ограниченном разрешении. Поскольку битовый рисунок состоит из фиксированного числа пикселей, разрешение изображения зависит от размера, в котором изображение распеча­тывается. В распечатке небольшого размера пиксели маленькие и разрешение высокое; распечатка большого размера увеличивает пиксели и снижает разрешение. Изображение в 15-дюймовый экран (800x600 пикселей) даст не­прерывное изменение цвета лишь в распечатке размером с половину почтовой марки. Если же распечатать его " в полный рост", на бумаге формата А4, отчетливо будут видны отдельные пиксели, образующие зазубрины на месте гладких линий. Единственный спо­соб справиться с подобной ситуацией - увеличить число пикселей в изображении, что, однако, влечет за собой резкое увеличение объема файла изображения. Так как изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Само увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

Та­ким образом, качество растровых изображений зависит от их раз­мера. Как следствие того, что они состоят из пикселей фиксирован­ного размера, свободное масштабирование без потери качества к ним неприменимо. Эта особенность, а также сама структура рас­тровых изображений несколько затрудняет их редактирование и обработку. Улучшить качество изображения можно, увеличив разрешение, но это приводит к значительному увеличению объема файла. Поэтому один из основных недостатков растровой графики – большие размеры файлов.

Размер файла легко сосчитать, используя простую формулу:

V= L W R² D

Где, L – длина изображения в дюймах, W – ширина изображения в дюймах, R – разрешение в ppi, D – глубина цвета.

Серьезный недостаток всплывет при попытке слегка повернуть изображение, например, с четкими тонкими вертикальными линиями на небольшой угол. Сразу обнаруживается, что четкие линии превращаются в " ступеньки". Это означает, что при любых трансформациях (поворотах, масштабировании, наклонах и прочем) в точечной графике невозможно обойтись без искажений (это продиктовано дискретной природой изображения). Можно даже сказать, что точечную графику легче деформировать, чем трансформировать.

При редактировании точечной графики изменяется цвет определенной совокупности пикселей. Изменение цвета имеет своим результатом изменение формы изображаемых предметов.

Серьезным недостатком является аппаратная зависимость Растровой графики.

Если обобщенно рассмотреть внешние устройства, то практически все они визуализируют изображения средствами битовой карты. Любое изображение строится из совокупности каких-либо элементов (например, пикселов экрана, капель чернил, точек тонера), поэтому каждое из таких устройств характеризуется собственным разрешением. И этот параметр играет существенную роль при печати изображения, т. к. происходит наложение дискретной сетки изображения на дискретную сетку устройства. И далеко не всегда эта " встреча" благоприятна для окончательного результата. В частности, именно это " событие" является причиной муара (более подробно о муаре будет сказано в разделе Печать изображений).

С другой стороны, сетка дискретизации изображения формируется, к сожалению, в самом начале процесса, а последующие изменения сетки дискретизации (разрешения), как это мы выяснили ранее, вовсе не дают никакого улучшения.