6.1. Ахроматические модели

Имея представление о природе цвета, можно понять, что белый цвет соответствует равномерной смеси частот электромагнитных колебаний оптического диапазона, а чёрный – отсутствию света. Для описания изображений, содержащих пиксели только этих двух цветов, а также промежуточных оттенков серого цвета, используют две ахроматические (не включающие цвета) модели. Их важность в компьютерной графике обусловлена тем, что ахроматические изображения очень распространены и с ними приходится работать довольно часто. Ахроматическими называются монохромные и полутоновые изображения.

Монохромные изображения

Монохромное (или штриховое) изображение представляет собой изображение, каждый пиксель которого может быть только одного из двух цветов: основного (чаще чёрного) или фонового (чаще белого). Промежуточные варианты исключены. Для представления цвета такого изображения используют единственный монохромный канал (рис. 6). Монохромные изображения могут использоваться для хранения штриховой графики, например рисунков тушью или гравюр.

Р ис. 6. В Photoshop открыто монохромное изображение

Для записи растрового изображения в памяти компьютера необходимо сохранить информацию о цвете каждого пикселя изображения.

Информация о цвете пикселя должна помещаться в ячейки памяти компьютера, который работает с цифровой информацией в двоичной системе счисления. Двоичный разряд может иметь два значения: единицу и ноль. В нашем случае при записи пикселей монохромного изображения, если пиксель окрашен в белый цвет, это означает, что точка люминофора экрана, отвечающая за отображение цвета данного пикселя, должна будет светиться (состояние – 1); если же пиксель окрашен в чёрный цвет, значит соответствующая точка экрана светиться не должна (состояние – 0).

Таким образом, чтобы «запомнить» цвет одного пикселя монохромного изображения, в памяти компьютера будет занята 1 ячейка (1 бит) памяти (состояние 1 или 0).

Количество бит памяти, которое требуется для хранения информации о цвете одного пикселя изображения, называется глубиной цвета. Глубина цвета – один из важнейших параметров растрового изображения. Глубина цвета монохромного изображения – 1 бит, поэтому такой тип изображений иногда называют однобитным или битовым. Если монохромное изображение будет иметь размеры 100×100 пикселей, то для его хранения потребуется 100 пикселей × 100 пикселей × 1бит = 10000 бит = = 1250 байт = 1,22 Кбайт памяти.

Полутоновые изображения

Полутоновое изображение отличается от монохромного тем, что составляющие его пиксели могут быть любого из оттенков, составленных смешением двух базовых цветов. Оттенком называется смесь базовых цветов модели в фиксированной пропорции. Таким образом, оттенки отличаются друг от друга процентным содержанием в них базового цвета (рис. 7).

П олутоновые изображения используются для хранения черно-белых фотографий, карандашных иллюстраций, а также в случаях, когда без цвета можно обойтись.

Рис. 7. В Photoshop открыто полутоновое изображение

Чтобы однозначно определить цвет пикселя полутонового изображения, условно все оттенки серого цвета, полученные в результате плавного перехода от чёрного к белому, разбили на 256 частей. Такое количество градаций яркости оказалось вполне достаточным, чтобы корректно отобразить, например, чёрно-белое фото.

Шкалу, содержащую 256 градаций яркости, где нулевое значение соответствует чёрному цвету (яркость – 0), а 255 – белому (максимальная яркость), называют серой шкалой (рис. 8).

Рис. 8. Серая шкала. Оттенки серого цвета появляются в процессе плавного перехода от чёрного цвета к белому

Для записи цвета пикселя полутонового изображения нужно указать номер цвета из оттенков серой шкалы (то есть один из 256 возможных вариантов). Чтобы записать максимальное значение (255) в двоичном коде, потребуется восьмизначное двоичное число, для хранения которого нужно 8 ячеек памяти (2⁸ = 256). Таким образом, глубина цвета полутонового изображения – 8 бит.

Если полутоновое изображение будет иметь размеры 100 × 100 пикселей, то для его хранения потребуется:

100 пикселей × 100 пикселей × 8 бит = 80000 бит =10000 байт = = 9,76 Кбайт памяти.

Итак, для представления цвета полутонового изображения используется один полутоновый канал, содержащий 256 оттенков серого цвета. В связи с этим полутоновое изображение, имеющее те же физические размеры, что и монохромное (при одинаковом разрешении), займёт в памяти компьютера в 8 раз больше места.