Растровая графика.

Растровые изображения формируются в процессе преобразования графической инфор­мации из аналоговой формы в цифровую, например, при сканировании существующих на бумаге или фотоплен­ке рисунков и фотографий, при использовании цифровых фото- и видеокамер и т.д. Растровые изображения можно создавать и не­посредственно на компьютере, используя возможности графических редакторов.

Основным элементом растрового изображения является пиксел (Picture Element — элемент изображения). [6]⁾

Хранение каждого пиксела требует определенного числа бит памяти, которое зависит от количества цветов в изображении. В простейшем случае растровое изображение напоминает лист клетчатой бумаги, на котором каждая клетка закрашена черным или белым цветом (рис. 8.1). Легко подсчитать, какой информационный объем потребуется для хранения этого изображения размером 10 х 10 клеток. Общее количество пиксе­лов (клеток) равно 100. Так как используется всего два цвета, то для хранения каждого пиксела необходим 1 бит (0 или 1). Таким образом, требуемый информационный объем составит 100 бит или 12, 5 байт.

Для растровых изображений особое значение имеет понятие разрешения, выра­жающее количество пикселов (точек), приходящихся на еди­ницу длины. При этом различают разрешения оригинала, экранного и печатного изображений:

§ Разрешение оригинала изображения измеряется в точках на дюйм (Dots Per Inch — DPI) и зависит от требований к качеству этого изображения, от метода его создания, от формата файла и его размера и т.д. В общем случае, чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала. Для экранной копии изображения достаточно иметь разрешение 72 dpi, для распечатки на принтере — 150-200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующее устройство — 200-300 dpi.

§ Разрешение экранного изображения. Размер пиксела экранной копии изображения может варьироваться в зависимости от разрешения оригинала, масштаба изображения и используемого графического экранного разрешения, измеряемого числом пикселов по горизонтали и вертикали. Разрешение экрана может выбираться из стандартного ряда значений 640х480, 800х600, 1024х768, 1152х864, 1280х1024, 1600х1200 и т.д. в зависимости от свойств видеосистемы компьютера (монитора и графического адаптера) и настроек операционной системы. Чем выше разрешение экрана, тем меньше размер каждого пиксела и выше четкость изображения.

§ Разрешение печатного изображения. Размер элемента растрового изображения на твёрдой копии (бумага, плёнка и т.д.) зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растри­ровании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элементы растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (Lines Per Inch — lpi) и называется линиатурой.

Примечание.

Установлено эмпирическое правило, согласно которому при распечатке изображения разрешение оригинала должна быть в 1, 5 раза больше, чем линиатура растра устрой­ства вывода. Если твердая копия будет увеличена по сравнению с ориги­налом, то эти величины следует умножать на коэффициент масштабирования. При печати изображения на принтере или полиграфическом оборудовании линиатуру растра выбирают исходя из компромисса между требуемым качеством, возможностями аппаратура и параметрами печатных материалов.Для лазерных принтеров рекомендуемая линиатура составляет 65-100 lpi, для газетного произ­водства — 65-85 lpi, для книжно-журнального — 85-133 lpi, для художественных и рекламных работ — 133-300 lpi.

Качество воспроизведения графических изображений принято оценивать динамическим диапазоном (D), численно рав­ным десятичному логарифму величины, обратной коэффициенту пропускания (для оригиналов, рассматриваемых на просвет, например слайдов) или коэффициенту отражения (для непрозрачных оригиналов, например полиграфических отпечатков):

где — падающий световой поток, — пропу­щенный световой поток — отраженный световой поток.

Примечание.

Для пропускающих свет оптических сред динамический диапазон лежит в пределах от 0 до 4, а для светоотражающих поверхностей — от 0 до 2. Чем выше динамический диапазон, тем большее число полу­тонов присутствует в изображении и тем лучше качество его восприятия.

Средствами растровой графики принято иллюстрировать работы, требующие высокой точности в пере­даче цветов и полутонов. Однако размеры файлов растровых изображений стре­мительно растут с увеличением разрешения. Например, фотоснимок размером 10х15 см, оцифрованный с разрешени­ем от 200 до 300 dpi, может иметь объем в формате TIFF с вклю­ченным режимом сжатия около 4 Мбайт, а оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает около 40 Мбайт памяти.

Растровые изображения очень чувствительны к масшта­бированию (уменьшению или увеличению). При уменьше­нии растровых изображений несколько соседних точек пре­образуются в одну, поэтому теряется различимость мелких деталей, а при их увеличении проявляется так называемый эффект пикселизации (ступенчатый эффект), когда с увеличением масштаба изображения увеличивается и размер отдельных составляющих его точек, что искажает саму иллюстрацию.

Примечание.

Для устранения пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной его визуализации при масштабировании. Другой прием состоит в применении метода интерполяции, при котором увеличение размера иллюстрации происходит не за счет мас­штабирования имеющихся точек изображения, а путем добавления к ним необходимого числа промежуточных точек.