4.1.Форматы хранения растровых изображений

Растровые изображения, особенно высокого разрешения и с большой цветовой глубиной, занимают значительные объемы памяти. Попробуем подсчитать, сколько места в памяти займет цветная картинка формата А4 (8.211.6 дюйма), если ее отсканировать с разрешением 300dpi и цветовой глубиной 24 бита.

Подсчитаем размер изображения в пикселах:

X=11.6300=3480

Y=8.2300=2460

Таким образом, всего картинка состоит из 34802460=8560800 точек. На каждую точку отводится 24 бита или 3 байта. Тогда общий объем памяти для хранения изображения будет равен 85608003=25682400 байт или 24.5 Мб.

Очевидно, работать с файлом такого размера затруднительно. Поэтому во многих форматах хранения растровых изображений предусмотрено сжатие информации. Можно сказать, что при сохранении изображения в таком формате включается программа-архиватор, сжимающая данные.

Принципиально существуют два способа сжатия информации: без потерь и с потерями (Рис. 4 .22).

Рис. 4.22 – Алгоритмы сжатия информации.

При сжатии без потерь распакованные из архива данные точно соответствуют первоначальным, поэтому такими способами можно сжимать текст и исполнимые файлы программ. Принцип сжатия основан на поиске в файле повторяющихся фрагментов и вынесении их в отдельную таблицу. Сжатие без потерь реализовано в формате хранения растровых изображений TIFF, причем можно на выбор указать алгоритм сжатия: LZW или ZIP. На Рис. 4 .23 приведено диалоговое окно сохранения изображения в формате TIFF программы Adode Photoshop, в котором нужно явно указать способ сжатия.

Рис. 4.23 – Выбор вида сжатия файла (Adode Photoshop 8.0) .

Названия алгоритмов образованы по первым буквам фамилий их авторов.

Сжатие с потерями основано на том факте, что, удалив мелкие детали изображения, можно резко сократить объем файла (в 100 и более раз). После распаковки полученный файл будет отличаться от исходного, поэтому таким способом сжимают только изображения, видео и звук. Алгоритм сжатия с потерями был разработан группой специалистов Joint Photographic Experts Group и получил название JPEG.

а)	б)

Рис. 4.24 – Сжатие изображения с потерями.

а) исходное изображение (24Кб)

б) изображение формата JPEG с 40% качеством (13Кб)

При сохранении файла в формате JPEG указывается уровень качества: от максимального (100%) до минимального. Чем ниже качество, тем меньше размер файла (Рис. 4 .24). Формат JPEG лучше всего использовать, если изображение предназначено для вывода не экран, поэтому он широко распространен в Интернете.

4.2.Цветовые модели растровых изображений

Цветовые модели определяют, какие базовые цвета используются при печати и при просмотре изображения. Существуют следующие основные цветовые модели:

– HSB (hue, saturation, brightness – оттенок, насыщенность, яркость);

– RGB (red, green, blue – красный, зеленый, синий);

– CMYK (cyan, magenta, yellow, black – голубой, малиновый, желтый, черный).

Применяются и специальные модели такие, как Indexed Color (Индексированный цвет) и Duotone (Двутоновое изображение).

красный

зеленый

синий

Рис. 4.25 - Цветовая модель RGB.

Как известно, большая часть видимого спектра может быть представлена смешением в различных пропорциях красного, зеленого и синего цветов. Это RGB модель (Рис. 4 .25). В изображениях с RGB моделью используются три цвета, или канала. Значение яркости каждого пиксела изменяется обычно от 0 (черный) до 255 (белый) для каждого из трех основных цветов RGB. Например, ярко-красный цвет должен иметь значения яркости R=246, G=20, B=50. При равенстве всех трех значений изображение будет серого цвета, при установке всех значений в 255 – ярко-белым, а при установке всех каналов в 0 – черным. Обычно RGB модель используют, если изображение является самосветящимся, например, если это картинка на экране монитора. В модели RGB работает телевидение и вся видеозапись.

Модель CMYK (Рис. 4 .26) в основном применяется при цветной печати изображений, которые мы рассматриваем в отраженном свете. Как и в случае с моделью RGB, три цвета – голубой, малиновый и желтый – при смешивании образуют все остальные цвета, в том числе и черный. Так как красители содержат примеси, то при соответствующем смешивании они образуют глубокий коричневый цвет вместо черного. Чтобы получить настоящий черный, надо добавлять чисто черные чернила. Кстати, в аббревиатуре CMYK для обозначения черного цвета (black) используется буква К, а не В, для избежания путаницы со словом Blue (синий).

Рис. 4.26 – Цветовая модель CYMK.

В CMYK-модели величина каждого основного цвета измеряется в процентном отношении. Чем насыщеннее цвет, тем выше его процент. Например, ярко-красный оттенок определяется 2% голубого, 93% малинового, 90% желтого и 0% черного цветов.

При типографской печати в модели CMYK (а именно в ней выполняется практически вся цветная печать) выполняется цветоделение – преобразование полноцветного изображения в четыре отдельных слоя голубого, малинового, желтого и черного цветов (Рис. 4 .27). Далее каждый из этих слоев печатается на прозрачной пленке и уже с этих пленок выполняется цветная офсетная печать.

а) исходное изображение

голубой	малиновый	желтый	черный

б) цветовые слои

Рис. 4.27 – Цветоделение.

Модель HSB была разработана в качестве "объективной", не зависящей от применяемого оборудования. В этой модели параметр H (оттенок) задается углом от 0 до 360^о, которому соответствует оттенок цвета на стандартном цветовом круге. На круге последовательно расположены цвета видимого спектра; красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Для их запоминания придумана поговорка: "Как Однажды Жак-Звонарь Головой Сломал Фонарь".

Рис. 4.28 – Цветовая модель HSB.

Яркость (B) является координатой Х цветового треугольника и изменяется от 0 до 100. Значению 0 соответствует черный цвет.

Насыщенность (S) является координатой Y цветового треугольника и изменяется от 0 до 100. Значению 0 соответствует белый цвет (отсутствие красителя).

Цветовые модели можно преобразовывать одна в другую, поэтому, если необходимо напечатать изображение в цвете, то лучше сначала редактировать его в режиме RGB, более пригодном для просмотра на мониторе, а потом преобразовать в CMYK.

Режим индексированного цвета использует только 256 цветов. За счет этого заметно уменьшается размер файла. Этот режим применяется, например, при создании графики для Web-страниц. В файле дополнительно хранится таблица, в которой приведены значения всех 256 цветов в какой-либо цветовой модели (обычно RGB).

При отображении светящихся изображений используются две всем известные настройки: яркость и контрастность. Яркость задает уровень белого, а контрастность – уровень черного. При настройке монитора выставляйте такую яркость и контрастность, чтобы черный цвет был действительно черным, а не сероватым.