Характеристики растра.

Разрешающая способность характеризуется расстоянием между соединениями пикселей. Разрешающую способность измеряют количеством пикселей на единицу длины. Самой популярной единицей измерения является dpi – количество пикселей в дюйме длины 2.54см. Как говорилось выше, растр измеряется количеством пикселей по горизонтали и вертикали. Этим можно сказать, что для графики наиболее удобен растр с одинаковым шагом для обеих осей, иными словами dpiX = dpiY. Это удобно для алгоритма вывода графических объектов.

Например, если растр прямоугольный (как в устаревших мониторах EGA), окружность на экране может выглядеть как эллипс.

Форма пикселей растра может быть разной. Прямоугольной, квадратной, круглой. Прямоугольники и квадраты по размерам равны шагу растра на дисплеях жидкокристаллического экрана, а пиксели круглой формы, по размерам могут и не равняться шагу растра, например на принтерах.

Количество цветов – одна из важнейших характеристик растра. Так как количество цветов важная характеристика для любого изображения. Количество используемых цветов имеет зависимость  N = 2^k, где N – количество цветов, а k глубина цвета. Способно научным исследованиям человеческих глаз может различать 350000 цветов.

Классификация изображений происходит следующим образом:

• Двухцветные – 1 бит на пиксель. Основные двухцветные изображения – это черно-белые.

• Полутоновые – это грации серого или иного цвета.

• Цветные изображения. От 2 пиксель и выше. Глубина цвета 16 бит на пиксель называется High Color, 24 бит на пиксель – True Color. В современных компьютерах 24 бит на пиксель это не предел. Графическая система использует глубину цвета – 32; 48 и более бит на пиксель.

Растровые изображения обычно хранятся в сжатом виде. При сжатии изображения есть возможность восстановить его в точности таким, каким оно было до сжатия, но также существует возможность, что изображение нельзя будет восстановить. Все зависит от степени сжатия изображения.

Например, сжатие без потерь характерно для форматов BMP, GIF, PCX, PNG.А сжатие с потерями характерно для форматов JPEG.

Достоинства растровой графики заключаются в том, что:

• Растровая графика позволяет создать и воспроизвести практически любой рисунок, вне зависимости, в отличии от векторной, где невозможно передать эффект перехода одного цвета к другому без потерь в размере файла.

• Растровая графика является распространенной. В наше время ее используют от маленьких значков до плакатов.

• Высокая скорость обработки даже самых сложных изображений.

• Растровое изображение естественно для большинства устройств ввода и вывода графической информации. Эти устройства: принтер, сканер, цифровые фотоаппараты, факсы, сотовые телефоны, планшеты и так далее.

Помимо достоинств есть и недостатки.

• Отсутствует идеальное масштабирование.

• Большой размер изображения.

• Ступенчатый эффект.

Как говорилось выше, у растровой графики есть свои минусы. И некоторые из них можно устранить.

Ступенчатый эффект особенно заметен для наклонных линий. Устранение этого эффекта называется антиэлайзинг. Для того чтобы линии растрового изображения выглядели более-менее гладкими, нужно цвет угловых пикселей изменить на оттенок промежуточный между цветом объекта и цветом фона. Чтобы подобрать идеальный цвет контура нужно воспользоваться формулой. Если площадь всей ячейки обозначается как S, а часть площади, покрываемой контуром, -  S_x, то искомый цвет равен

Методы сглаживания растровых изображений можно разделить на две группы:

• Алгоритмы генерации сглаженных изображений отдельных простейших объектов (линий, фигур).

• Методы обработки уже существующего изображения.

Для сглаживания растровых изображений используют алгоритмы цифровой фильтрации. Один из таких алгоритмов - локальная фильтрация. Она осуществляется путем взвешенного суммирования яркости пикселей, расположенных в некоторой окрестности текущего обрабатываемого пикселя.

Базовая опе­­рация такого фильтра может быть представлена в виде следующей зависимости:

P – значение цвета текущего пикселя. F – новое значение цвета пикселя. K –- нормирующий коэффициент. M – двумерный массив коэффициентов, который определяет свойства фильтра. Такой массив называется маской.

Размеры окна фильтра: по горизонтали j_max - j_min + 1, по вертикали i_max - i_min + 1. На практике наиболее часто используется фильтр с окном 3х3, который получается при i_min = -1 и i_max = +1. 

Дизеринг это воссоздание тысячи цветов для каждого пикселя. Современные растровые дисплеи достаточно качественно отображают миллионы цветов, благодаря чему можно отображать цветные фотографии. Но для устройств, которые печатают на бумаге, положение совсем иное. В любом журнале мы видим иллюстрацию. Но если взять лупу и присмотреться, то мы заметим, что изображение состоит из маленьких кружков или прямоугольников которую составляют смесь цветов. Чем четче изображение, тем меньше эти точки и расстояние между ними.

Для устройств печати на бумаге проблема количества красок очень важна. В полиграфии для цветных изображений используют три цветные краски и одну черную, что в смеси дает восемь цветов. Если графическое устройство не воссоздает достаточное количество цветов, тогда используют растрирование, т.е. изображение создается многими штрихами, причем полутоновые градации реализованы или штрихами различной толщины на одинаковом расстоянии, или штрихами одинаковой толщины с переменной густотою расположения.

Если на плоскости густо расположить маленькие разноцветные точки, то будет создан эффект закрашивания плоскости некоторым усердным цветом. Но если эти точки увеличить, то иллюзия пропадет.

В графике эти методы часто используются. Они позволяют увеличить количество оттенков цветов за счет снижения пространственного разрешения растрового изображения.