Представление графической информации: виды графики, цветовые модели, графические форматы.

Все компьютерные изображения можно разделить на две группы: растровые и векторные.

Растровая графика. Для преобразования графической информации в дискретную форму используют пространственную дискретизацию: изображение разбивают на небольшие области, в пределах которых характеристики изображения считают неизменными.

П ри таком разбиении образуется графическая сетка – растр. Один элемент растра называется пиксель.

В технике и компьютерной графике чаще всего используется прямоугольный растр, в котором пиксели составляют прямоугольную матрицу, ее основными параметрами являются размеры растровой матрицы, т.е. количество столбцов и строк, составленных из пикселей М × N.

Каждый пиксель описывается неким целым числом, представляющим цвет точки. Количество цветов определяется количеством бит, отводимых для описания одной точки. Код пикселя – это информация о цвете пикселя.

Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может принимать только два состояния: светится – не светится (белый - черный). Тогда для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 – белый, 0 – черный.

Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску. Поэтому одного бита на пиксель недостаточно. Для кодирования четырехцветного изображения требуется два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния, 4 бита позволяют воспроизводить 16 цветов, 8 бит – 256 цветов.

Человеческий глаз может различать десятки миллионов цветовых оттенков. Двумя байтами (16 битами) можно закодировать 2¹⁶=65536 различных цветов, тремя байтами – 2²⁴ 16,5 миллионов цветов.

Векторная графика.

Векторное представление описывает, как построить исходное изображение при помощи стандартных геометрических фигур из заранее определенного набора, например, из отрезков и дуг.

Геометрические фигуры из стандартного набора называют элементарными фигурами, или примитивами. Построение векторного представления называется векторизацией изображения. При выполнении векторизации изображение анализируют, разбивают на примитивы, а затем сохраняют их параметры: положение, размеры и цвет.

Эти параметры являются дискретными, их значения легко изменить без потери качества картинки. Для воспроизведения векторного изображения надо задать параметры картинки на экране (разрешающую способность и размеры), после чего положение каждой точки картинки рассчитывается по формулам, записанным в векторном графическом файле.

Векторные изображения создаются и редактируются средствами профессиональных приложений: CorelDRAW, Adobe Illustrator, FreeHand и др. При работе используются всевозможные математические описания сегментов и областей, закрепленные отметки, направляющие точки и т.п.

Векторные методы незаменимы в конструкторской и научной деятельности – в системах компьютерного черчения, автоматизированного проектирования, в трехмерной графике и т.д.

Цветовые модели.

Кодирование цвета базируется на математическом описании цвета. Научная дисциплина, изучающая вопросы измерения цветовых характеристик, называется метрологией цвета, или колориметрией. Немецкий ученый Герман Грассман сформулировал законы для аддитивного синтеза цвета.

Закон трехмерности: с помощью трех выбранных линейно независимых цветов можно однозначно выразить любой цвет. Цвета считаются линейно независимыми, если никакой из них нельзя получить путем смешения остальных.

Закон непрерывности: при непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется непрерывно. К любому цвету можно подобрать бесконечно близкий цвет.

Закон аддитивности: цвет смеси излучений зависит только от их цвета, а не от спектрального состава. Под этим подразумевается, что все цвета равноправны, и разложение можно выполнять по любым независимым цветам (а не только по спектральным).

Таким образом, цвета можно рассматривать как точки или векторы в трехмерном цветном пространстве. Каждая цветовая модель задает в нем некую систему координат, в которой основные цвета модели играют роль базисных векторов.

В компьютерной технике чаще всего используются следующие цветовые модели:

• RGB (Red - Green - Blue, красный – зеленый - синий).

• C MYK (Cyan - Magenta - Yellow –black, голубой – пурпурный – желтый - черный).

• HSB (Hue – Saturation – Brightness, цветовой тон – насыщенность - яркость).