2.1. растровая графика

Точечные изображения состоят из прямоугольной системы точек, называемой растром. Изображение монитора (впрочем, как и телевизора) строится из множества точек – пикселов (Picture element). При печати изображение, создаваемое принтером, состоит из точек (dots). В цифровом виде каждый пиксел несет информацию о цвете точки. Данные о цвете точки хранятся в памяти ПК. Для устройств ввода–вывода (сканеров, камер, мониторов, принтеров и т.д.) пикселы уже характеризуются определенными размерами. Основной характеристикой растровых устройств является разрешение. Разрешение – это количество точек растровой сетки, приходящихся на единицу длины. Единицы измерения разрешения – точки/см (dpc) или точки/дюйм (dpi). Чем выше разрешение, тем больше точек размещается на единице длины, тем меньше точка. тем качественнее изображение. Например, разрешение 600 dpi позволит более подробно перенести изображение с листа бумаги в память ПК, чем 300 dpi. Однако, повышенное разрешение не всегда благо. Так, как существует вероятность того, что вместе с изображением перенесутся и элементы оригинала, засоряющие изображение. Поэтому всегда, методом проб и ошибок, ищется вариант, удовлетворяющий пользователя.

Видеоадаптеры поддерживают различные видеорежимы, различающиеся размерами растровой сетки и палитрой (количество одновременно отображаемых цветов). Типовыми размерами растровой сетки для адаптеров SVGA являются 800 х 600 и 1024 х 768, которым соответствует разрешение 72 и 96 dpi. Покажем, что изображение на экране монитора будет тем меньше, чем большее разрешение мы используем. Для расчета размера объекта на экране монитора следует разделить размер объекта в пикселах на разрешение монитора. Например, для объекта 200 х 200 пикселов реальные размеры на экране 15’’ монитора, работающего в режиме 1024 х 768 точек (96 dpi), составят 200 / 96 = 2,083 дюйма или 5,29 см, а при видеорежиме 800 х 600 точек (72dpi) – 200 / 72 = 2,78 дюйма или 7,06 см.

Другой, возможно более важной информацией, является количество памяти, выделяемое ПК под хранение того или иного изображения. Это становится особенно важно, когда нам необходимо произвести обмен графической информацией, когда значительные размеры графических файлов потребуют либо определенных внешних носителей информации, либо значительного времени работы в сети. Для оценки размера изображения в памяти ПК используется параметр глубины цвета, который выражается в битах и показывает, сколько битов памяти требуется для хранения одного пиксела изображения. Этот показатель различен для различных типов изображений: монохромных, полутоновых и цветных.

Для монохромных изображений, которые могут принимать только два цвета, глубина цвета составляет 1 бит. Поэтому изображение 200 х 200 пикселов в памяти компьютера займет » 4,88 Kb.

В полутоновых изображениях (оттенки серого) цвет пиксела кодируется 1 байтом. То есть, возможно 256 оттенков серого, т.к. 1 байт = 8 битам, а число комбинаций из 1 байта составляет 28 = 256. Таким образом, изображение в оттенках серого в памяти ПК займет в 8 раз большее место – 200 х 200 х 8  » 39,06 Kb.

Для цветных изображений объем памяти, выделяемой ПК, зависит от количества каналов, используемой цветовой модели. На каждый канал выделяется 8 битов, т.е. на 1 пиксел отводится 8 х 3 = 24 бита. Для моделей RGB и Lab требуемый объем памяти для нашего примера составит 200 х 200 х 24 » 117,19 Kb, а для CMYK – 200 х 200 х 32 » 156,25 Kb.

Заметим, что для 8 битных каналов количество одновременно отображаемых цветов составляет 224 (8b х 3 канала = 24) » 16,7 млн. цветов, а в случае если используются 16 битные каналы, количество цветов возрастет до 248 (16b x 3 канала =48) » 281 млр.

Для сокращения объема памяти ПК для хранения графической информации применяются индексированные изображения. Изображения этого типа используют не более 256 цветов. Цвета в палитре могут быть произвольными, но их количество не должно превышать 256. Палитра хранится в файле вместе с изображением. Каждый байт индексированного изображения хранит номер цвета в палитре, а не RGB компоненты цвета. В результате на 1 пиксел приходится не 24 бита, а 8 бит. Индексированные изображения получаются из полноцветных путем сокращения количества цветов. Способы сокращения количества цветов подразделяются на автоматические (создаются автоматически самой программой на основе анализа изображения) и фиксированные (жестко определенные палитры цветов). При передачи индексированных изображений отсутствующие цвета имитируются. Имитация недостающих цветов называется сглаживанием (dithering).