2. Представление графической информации в компьютере.

Графическая информация является визуальной (зрительной). Именно поэтому она находит широкое применение в современном мире.

Изображение на экране монитора дискретно, так как состоит из отдельных точек – пикселей. Такую структуру изображения называют растром. Связана она с техническими особенностями устройства экрана, независимо от его физического устройства (на электронно-лучевой трубке, жидкокристаллический, плазменный). Пиксели так близко располагаются на экране, что человеческий глаз не различает этой дискретности и видит изображение как непрерывное, сплошное.

Пиксель – минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.

Экран монитора можно настроить на разное графическое разрешение, то есть количество пикселей на экране может быть 800х600, 1024х768 и т.п.

Экран монитора характеризуется такими параметрами как длина диагонали (обычно измеряется в дюймах) и разрешающая способность, которая измеряется в точках на дюйм (по-английски, dots per inch – dpi). Например, у монитора с диагональю 15 дюймов размер изображения на экране составляет примерно 28х21 см². Зная, что 1 дюйм = 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800х600 пикселей разрешение экранного изображения равно 72 dpi. При печати на бумаге разрешение должно быть намного выше. Полиграфическая печать полноцветного изображения требует разрешения 200-300 dpi. Стандартный фотоснимок 10х15 см² должен содержать примерно 1000х1500 пикселей.

Таким образом, качество растрового изображения зависит от количества пикселей – чем их больше, тем меньше их размер и, соответственно, качественнее изображение (сравни изображения на рисунках).

369 х 204 пикселей

93 * 51 пикселей

Графические изображения бывают чёрно-белые и цветные. Каким же образом в памяти компьютера представлена информация о цвете пикселя?

В простейшем случае каждая точка экрана может иметь одно из двух состояний – «чёрная» или «белая». То есть для хранения её состояния необходим 1 бит памяти (принимает значение 1 - белая или 0 - чёрная).

Количество бит, необходимое для кодирования цвета одной точки называется глубиной цвета.

Количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле N=2ⁱ, где i – глубина цвета. Наиболее распространёнными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16, 24 или 32 бита.

Выделение 1 байта (8 бит) позволяет кодировать 2⁸ = 256 оттенков; 2 байта (16 бит) 2¹⁶ = 65 536 оттенков (режим High Color – глубокий цвет); 3 байта (24 бит) 2²⁴ = 16 777 216 оттенков (режим True Color – правдивый цвет).

Д ля представления цвета в компьютере используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB (при излучении света) или CMYK (при отражении света).

М одель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах. Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue) получаются в результате излучения цветных точек экрана. Сложение всех трёх цветов при достаточной яркости даёт белый цвет.

Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при формировании изображений в результате отражения света от бумаги. В этой модели основные цвета: Cyan – голубой, Magenta – пурпурный, Yellow – жёлтый, blacK – чёрный. Совмещение всех трёх цветов практически полностью поглощает падающий свет, и изображение получается очень тёмным.

Представление графической информации в компьютере можно разделить на следующие виды: растровое, векторное, фрактальное и объёмное. Рассмотрим подробнее два вида представления графической информации: растровый и векторный.

Растровая графика чаще всего используется в электронных и полиграфических изданиях, например, практически вся графика в Интернете растровая. При кодировании изображения происходит, так называемая, пространственная дискретизация – перевод графического изображения в цифровой компьютерный формат путём разбиения изображения на отдельные маленькие фрагменты - пиксели (точки), где каждому элементу присваивается код цвета (красный, зеленый, синий и так далее). То есть, каждый пиксель имеет кодировку цвета (в том числе его глубины) и координаты.

Д ля ввода растровых изображений в компьютер обычно применяют сканер, цифровые видео- и фотокамеры. Достоинство растровой графики – эффективное представление изображений фотографического качества, а основными недостатками является большой объём занимаемой памяти и искажение при масштабировании. Растровая графическая информация сохраняется в памяти компьютера в виде файлов. Существуют разные форматы растровых графических файлов: BMP, TIFF, JPEG , GIF, PNG и другие.

В екторная графика основным элементом имеет не точку, как растровая, а линию (прямую, кривую). Линии могут быть соединены в более сложные объекты – графические примитивы (треугольники, окружности, прямоугольники и т.п.). Каждый раз при выводе линии на экран происходит вычисление координат и цветности точек, из которых и строится линия. Иногда векторную графику так и называют вычисляемой, так как в основе представлений линий-объектов лежат математические формулы. Векторный рисунок можно «разобрать» на части, растащив мышкой его элементы, а потом снова собрать полное изображение.

Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объём. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества. Файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют, например, форматы WMF, CGM, CDR, SVG.