Растровая компьютерная графика Общие понятия Растровое

Растровая компьютерная графика

Общие понятия • Растровое изображение прямоугольная матрица, каждая ячейка которой представлена цветной точкой ПИКСЕЛЬ

Разрешение количество точек на единицу длины (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселей на дюйм – ppi) Чем больше разрешение, тем лучше качество изображения, но больше объем файла

Пиксель характеризуется количеством цветов и оттенков, которые он может принимать Например, красный цвет может кодироваться как 001, а может как 0000001 Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков

Виды растров Растр – это порядок расположения точек (пикселей) Требования к растру: • все фигуры должны быть одинаковые • должны полностью покрывать плоскость без перекрытия и промежутков Формы растровых элементов: • треугольная • прямоугольная • шестиугольная

Треугольный растр

Прямоугольный растр

Гексагональный растр

Способы построения линии в прямоугольном растре 1) Результат – восьмисвязная линия. Соседние пиксели линии могут находится в одном из восьми возможных положениях. Недостаток – слишком тонкая линия при угле 45.

2) Результат – четырехсвязная линия. Соседние пиксели линии могут находится в одном из четырех возможных положениях. Недостаток – избыточно толстая линия при угле 45.

Построение линии в гексагональном растре Результат – шестисвязная линия. Соседние пиксели линии могут находится в одном из шести возможных положениях. Преимущество такие линии более стабильны по ширине, т. е. дисперсия ширины линии меньше, чем в квадратном растре.

Факторы, влияющие на количество памяти • размер изображения; • битовая глубина цвета; • формат файла, используемого для хранения изображения.

Сжатие растровой графики Характеристики растрового изображения записывают в форме: 1024 x 768 x 24, где 1024 ширина изображения в пикселях, 768 высота, 24 глубина цвета 1024 x 768 – рабочее разрешение для 15 – 17 дюймовых мониторов

Статистика разрешений мониторов в интернете 2009 1024 x 768 22, 94 % 1280 x 800 20, 50 % 1280 x 1024 18, 33 % 1440 x 900 9, 20 % 1680 x 1050 7, 18 % 1152 x 864 2, 43 % 1366 x 768 2, 31 % 320 x 396 1, 85 % 1920 x 1200 1, 78 % 1280 x 768 1, 49 %

Дата Выше 1024 x 768 800 x 600 640 x 480 Неизв. Январь 2012 85% 13% 1% 0% 1% Январь 2011 85% 14% 0% 0% 1% Январь 2010 76% 20% 1% 0% 3% Январь 2009 57% 36% 4% 0% 3% Январь 2008 38% 48% 8% 0% 6% Январь 2007 26% 54% 14% 0% 6% Январь 2006 17% 57% 20% 0% 6% Январь 2005 12% 53% 30% 0% 5% Январь 2004 10% 47% 37% 1% 5% Январь 2003 6% 40% 47% 2% 5% Январь 2002 6% 34% 52% 3% 5% Январь 2001 5% 29% 55% 6% 5% Январь 2000 4% 25% 56% 11% 4%

Методы сжатия • RLE (Run Length Encoding) – метод сжатия, заключающийся в поиске последовательностей одинаковых пикселей в строках растрового изображения ( «красный, . . . , красный» записывается как «N красных» ) • LZW (Lempel–Ziv–Welch) – метод поиска повторяющихся фраз – одинаковые последовательности пикселей разного цвета. Каждой фразе ставится в соответствие некоторый код, при расшифровке файла код замещается исходной фразой

• Алгоритм сжатия JPEG (с потерей качества) преобразование информации о цвете, хранимой отдельно для всех цветовых составляющих одного пикселя, в область частот с последующей фильтрацией. В данном случае изменение яркости или цветовых составляющих от пикселя к пикселю описывается в виде набора колебаний различной частоты и амплитуды

Форматы растровых графических файлов • • PSD TIFF BMP TGA GIF JPEG PNG RIFF

Формат PSD – внутренний графический формат пакета Adobe Photoshop • • PSD позволяет сохранять: Слои изображений Дополнительные альфа каналы Цветовые профили Векторные объекты Текстовые слои Изображения для предварительного просмотра В формате PSD используется алгоритм сжатия RLE (Run Length Encoding — кодирование серий). Формат используется для сохранения промежуточных результатов редактирования изображения

Формат TIFF— формат файлов изображений, снабженных тегами. Является стандартом для подготовки изображений в полиграфии. TIFF позволяет сохранять: • • Цветовые каналы Альфа каналы Слои изображений (распознаются только в Photoshop) Сохранение нескольких изображений в одном файле В формате TIFF используется алгоритм сжатия LZW

Формат BMP является собственным форматом Windows и используется для целей системы Особенности формата BMP: • позволяет сохранять изображения с достаточным качеством и глубиной цвета • не предусматривается использование системы цветокоррекции, не позволяет хранить слои и другие элементы изображений • используется для сохранения конечных результатов

Формат TGA формат разрабатывался в расчете на применение в игровых программах и программах обработки видеоизображений Особенности формата TGA: • разрабатывался специально для сохранения многоцветных изображений • для каждого из пикселов хранятся три цветовых составляющих: красный, зеленый и синий • изображение может храниться в нескольких режимах: 24 бита на пиксел, 32 бита на пиксел, режим градаций серого • в структуре формата предусмотрена возможность простого расширения и введения новых блоков данных

Форматы веб графики • Формат GIF • Формат JPEG • Формат PNG

Формат GIF разработан компанией специально для передачи цветных изображений по компьютерным сетям Особенности формата GIF: • сжатие данных без потерь (алгоритм сжатия LZW) • максимальное число отображаемых цветов — 256 • поддержка прозрачности • возможность включения нескольких изображений (анимация)

Формат JPEG – позволяет обеспечить высокую степень сжатия полноцветных изображений Особенности формата JPEG: • позволяет хранить изображения, содержащие до 16 млн оттенков • в основе JPEG лежит алгоритм сжатия с потерями (разложения Фурье) • возможность прогрессивного построения изображений, разбиения изображений на зоны с разными показателями качества, сохранение нескольких изображений с разной разрешающей способностью в одном файле и т. д.

Формат PNG создавался как аналог формата GIF Поддерживает следующие функции: хранение цветных изображений с глубиной цвета до 48 битов (в GIF — до 8 битов) хранение монохромных изображений (до 16 битов на пиксель) поддержка переменной прозрачности — до 256 градаций (в формате GIF каждый пиксель или прозрачен, или нет) сжатие изображения без потерь использование фильтрации для оптимизации сжатия (в GIF отсутствует) возможность чересстрочного вывода изображений на экран встроенные средства обнаружения ошибок передачи данных (в GIF отсут ствует) средства цветокоррекции (в GIF отсутствуют) сохранение уменьшенной копии изображения

ВЫВОДЫ: Самые распространенные на сегодняшний день форматы web графики: GIF, PNG и JPEG. Форматы GIF, PNG наилучшим образом подходят для сохранения деловой графики (схем, диаграмм, чертежей), а также элементов страниц, содержащих большие однотонно окрашенные области. Формат JPEG использует сжатие с потерями и позволяет достичь высоких степеней сжатия для полноцветных фотографий. Для каждого конкретного изображения формат и степень сжатия следует подбирать индивидуально. Это позволит улучшить внешний вид страницы и снизить время ее загрузки на компьютер пользователя.