К программным средствам обработки растровой графики относятся

Растровая графика

Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку пикселей или точек цветов (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах.

Принцип растровой графики чрезвычайно прост. Он был изобретен и

использовался людьми за много веков до появления компьютеров. Во-первых, это такие направления искусства, как мозаика, витражи, вышивка. В любой из этих техник изображение строится из дискретных элементов. Во-вторых, это рисование «по клеточкам» – эффективный способ переноса изображения с подготовительного картона на стену, предназначенную для фрески. Суть этого метода заключается в следующем. Картон и стена, на которую будет переноситься рисунок, покрываются равным количеством клеток, затем фрагмент рисунка из каждой клетки картона тождественно изображается в соответствующей клетке стены.

Создание изображения в растровом графическом редакторе похоже на работу художника, когда он пишет картину на настоящем холсте настоящими красками. Здесь компьютерный художник водит «кистью» – курсором мыши по «электронному полотну» – экрану, закрашивая каждый из пикселей рисунка в нужный цвет. Таким образом, каждому пикселю присваивается цвет. Этот цвет закрепляется за определённым местом, высыхает краска на настоящем холсте. Перемещение фрагмента изображения «снимает» краску с электронного холста и, следовательно, разрушает рисунок.

Растровая графика (рис. 1) работает с сотнями и тысячами пикселей, которые формируют рисунок. Пиксели «не знают», какие объекты (линии, эллипсы, прямоугольники и т. д.) они составляют.

Растровая графика

Разрешающая способность экрана

Пиксель - минимальный участок

изображения

Растр – прямоугольная сетка пикселей

Важными характеристиками изображения являются:

• количество пикселей — разрешение. Может указываться отдельно количество пикселей по ширине и высоте (1024*768, 640*480,…) или же, редко, общее количество пикселей (часто измеряется в мегапикселах);
• количество используемых цветов или «глубина цвета» (эти характеристики имеют следующую зависимость: N = 2^I, где N - количество цветов, а I - глубина цвета);
• цветовое пространство (цветовая модель) RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др.

Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде скриншотов.

Достоинства

• Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому без потерь в размере файла.
• Распространённость — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.
• Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.
• Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.

Недостатки

• Большой размер файлов с простыми изображениями.
• Невозможность идеального масштабирования.
• Невозможность вывода на печать на плоттер.

Из за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику.

Таким образом, для хранения растровых изображений требуется

большой объём памяти.

Самым простым решением проблемы хранения растровых изображений

является увеличение ёмкости запоминающих устройств компьютера.

Современные жесткие и оптические диски предоставляют значительные

объёмы памяти для данных. Оборотной стороной этого решения является

стоимость, хотя цены на эти запоминающие устройства в последнее время

заметно снижаются.

Другой способ решения проблемы заключается в сжатии графических

файлов,т.е. использовании программ, уменьшающих размеры файлов

растровой графики за счет изменения способа организации данных. Существует несколько способов сжатия графических данных. В простейшем из них последовательность повторяющихся величин (в нашем случае – набор бит для представления пикселей) заменяется парой – единственной величиной и количеством её повторений. На рис. 2 показано, как подобным образом может быть сжата одна строка чёрно-белого растрового рисунка.

Рис. 2  Сжатие последовательности пикселей

Такой метод сжатия лучше всего работает с изображениями, которые содержат большие области однотонной закраски, но намного хуже с его

помощью сжимаются фотографии, так как в них почти нет длинных строк из

одинаковых пикселей. Сильно насыщенные узорами изображения хорошо

сжимаются методом LZW(назван так по первым буквам фамилий его

разработчиков – Lempel, Ziv и Welch). Объединённая группа экспертов по

фотографии (Joint Photographic Experts Group) предложила метод JPEGдля

сжатия изображений фотографического качества.

2. Растровое изображение после масштабирования или вращения может

потерять свою привлекательность. Например, области однотонной закраски

могут приобрести странный («муаровый») узор; кривые и прямые линии,

которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными. Если

уменьшить, а затем снова увеличить до прежнего размера растровый рисунок, то он станет нечётким и ступенчатым, а закрашенные области могут быть искажены. Причина в том, что изменение размеров растрового изображения производится одним из двух способов:

1) все пиксели рисунка одинаково изменяют свой размер (одновременно

становятся больше или меньше);

2) пиксели добавляются или удаляются из рисунка (это называется

выборкой пикселей в изображении).

При первом способе масштабирование изображения не меняет количество

входящих в него пикселей, но изменяется количество элементов

(видеопикселей или точек), необходимых для построения отдельного пикселя, и при увеличении рисунка «ступенчатость» становится всё более заметной – каждая точка превращается в квадратик.

Исходное изображение               Увеличенное изображение

Рис. 3 При изменении размеров изображения количество

входящих в него пикселей не меняется

Выборка же растрового изображения может быть сделана двумя

способами. Во-первых, можно просто продублировать или удалить

необходимое число пикселей. Во-вторых, с помощью определенных

вычислений программа может создать пиксели другого цвета, определяемого

первоначальным пикселем и его окружением. При этом возможно исчезновение из рисунка мелких деталей и тонких линий, появление «муарового» узора или уменьшение резкости изображения (размытие).

Так как графический редактор Paint (стандартная программа Windows) является растровым, то в нем легко продемонстрировать результаты масштабирования изображений и объяснить причины возникающих искажений.

Итак, растровые изображения имеют очень ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других преобразованиях.

Форматы

Растровые изображения обычно хранятся в сжатом виде. В зависимости от типа сжатия может быть возможно или невозможно восстановить изображение в точности таким, каким оно было до сжатия (сжатие без потерь или сжатие с потерями соответственно). Так же в графическом файле может храниться дополнительная информация: об авторе файла, фотокамере и её настройках, количестве точек на дюйм при печати и др.

• BMP или Windows Bitmap — обычно используется без сжатия, хотя возможно использование алгоритма RLE.
• GIF (Graphics Interchange Format) — устаревающий формат, поддерживающий не более 256 цветов одновременно. Всё ещё популярен из за поддержки анимации, которая отсутствует в чистом PNG, хотя ПО начинает поддерживать APNG.
• PCX устаревший формат, позволявший хорошо сжимать простые рисованые изображения (при сжатии группы подряд идущих пикселов одинакового цвета заменяются на запись о количестве таких пикселов и их цвете).
• PNG (Portable Network Graphics) .
• JPEG очень широко используемый формат изображений. Сжатие основано на усреднении цвета соседних пикселей(информация о яркости при этом не усредняется) и отбрасывании высокочастотных составляющих в пространственном спектре фрагмента изображения. При детальном рассмотрении сильно сжатого изображения заметно размытие резких границ и характерный муар вблизи них.
• TIFF поддерживает большой диапазон изменения глубины цвета, разные цветовые пространства, разные настройки сжатия (как с потерями, так и без) и др.
• RAW хранит информацию, непосредственно получаемую с матрицы цифрового фотоаппарата или аналогичного устройства без применения к ней каких-либо преобразований, а также хранит настройки фотокамеры. Позволяет избежать потери информации при применении к изображению различных преобразований (потеря информации происходит в результате округления и выхода цвета пиксела за пределы допустимых значений). Используется при съёмке в сложных условиях (недостаточная освещённость, невозможность выставить баланс белого и т.п.) для последующей обработки на компьютере (обычно в ручном режиме). Практически все полупрофессиональные и профессиональные цифровые фотоаппараты позволяют сохранять RAW изображения. Формат файла зависит от модели фотоаппарата, единого стандарта не существует

растровые графические редакторы: GIMP, Paint.NET, Tux Paint, Adobe Photoshop, Adobe Fireworks, Corel Photo-Paint, Corel Paint Shop Pro, Corel Painter, Microsoft Paint.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности