5. Представление графической информации

Наиболее распространенные из существующих методов представления изображений можно разделить на две большие категории: растровые методы и векторные методы.

При растровом методе изображение представляется как совокупность точек, называемыхпикселями (pixel — сокращение отpicture element — элемент изображения). Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных.

Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный(Red, R), зеленый(Green, G) и синий(Blue, В). Такая система кодирования называется системойRGB (по первым буквам названий основных цветов).

Графические файлы, в которых применяется цветовая система RGB, представляют каждый пиксель в видецветового триплета—трех числовых величин (R, G, В), соответствующих интенсивностям красного, зеленого и синего цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда.

При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн. различных цветов, что близко к чувствительности человеческого глаза.

Для 24-битового цвета триплетом (0, 0, 0) обычно представляется черный цвет, а триплетом (255, 255, 255) — белый. Если все три величины RGB имеют одинаковые значения, например (63, 63, 63), (127, 127, 127) или (191, 191, 191), то результирующим будет один из оттенков серого цвета.

Кроме RGB, другими популярными системами кодирования цветных изображений являютсяСМYи HSB.

CMY (Cyan-Magenta-Yellow — голубой-пурпурный-желтый) — цветовая система, применяемаядля получения цветных изображений на белой поверхности. Эта система используется в большинстве устройств вывода, таких как лазерные и струйные принтеры, когда для получения твердых копий краски наносятся на белую бумагу. При освещении каждый из трех основных цветов поглощает дополняющий его цвет: голубой цвет поглощает красный, пурпурный — зеленый, а желтый — синий.

На практике получить идеальный черный цвет без дорогостоящих красителей в системе CMY весьма сложно.

Существует более практичный вариант CMY— системаCMYK, в которой символKозначает черный цвет. Введение в эту цветовую систему черного цвета в качестве независимой основной цветовой переменной позволяет использовать недорогие красители. СистемуCMYK часто называют четырехцветной, а результат ее применения — четырехцветной печатью.

Как правило, четыре цветовые составляющие CMYK задаются в процентах в диапазоне от 0 до 100.

Режим, когда для кодирования цвета каждой точки используется 32 двоичных разряда, также называют полноцветным (True Color). Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называютрежимом High Color.

Одним из недостатков растровых методов является трудность пропорционального изменения размеров изображения до произвольно выбранного значения.

Векторные методы позволяют избежать проблем масштабирования, характерных для растровых методов. В этом случае изображение представляется в виде совокупности линий и кривых.Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т.д.)

В векторном формате изображение разделяется на примитивы - прямые линии, многоугольники, окружности и сегменты окружностей, параметрические кривые, залитые определенным цветом или шаблоном, связные области, набранные определенным шрифтом отрывки текста и т. д. Для пересекающихся примитивов задается порядок, в котором один из них перекрывает другой.

Координаты примитивов бывают как двух-, так и трехмерными.

Двухмерные векторные форматы очень хороши для представления чертежей, диаграмм, шрифтов (или, если угодно, отдельных букв шрифта) и отформатированных текстов. Такие изображения удобно редактировать - изображения и их отдельные элементы легко поддаются масштабированию и другим преобразованиям. Трехмерные векторные форматы широко используются в системах автоматизированного проектирования и для генерации фотореалистичных изображений методами трассировки лучей и т. д.

Однако векторная технология не позволяет достичь фотографического качества изображений объектов как при использовании растровых методов.

Видеоизображение характеризуется теми же параметрами, что и графическое, а также дополнительно частотой смены кадров. Человек воспринимает последовательность кадров, сменяющихся с частотой 24 кадра в секунду, как плавное, динамически меняющееся изображение.