Векторная графика - состоит из графических примитивов, для каждого из которых задаются координаты опорных точек, а также цвет, толщина и стиль линии.

Векторная графика

ОСОБЕННОСТЬ: Для создания изображения используются геометрические примитивы: точки, линии, многоугольники, эллипсы. Изображение описывается математическими формулами

ДОСТОИНСТВА: Небольшой размер файла. Можно менять размер и форму без понижения качества изображения.

НЕДОСТАТКИ: Не все изображения можно представить в векторном формате

• Векторные изображения выглядят искусственно.

• Ограниченность в живописных средствах.

Форматы векторных графических файлов

WMF Наиболее распространенный формат, который используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery.

ODG Формат векторного редактора OpenOffice.org Draw

FRM Формат, используемый в системе компьютерного черчения КОМПАС

FLA Для системы векторной флэш-графики Macromedia Flash

Сравнительная характеристика растровой и векторной графики Ф.

Критерии сравнения	Растровая графика	Векторная графика
Элементарный объект	пиксель (точка)	контур и внутренняя область
Изображение	совокупность точек (матрица)	совокупность объектов
Фотографическое качество	да	нет
Объем памяти	очень большой	относительно небольшой

Способ представления изображения - Растровое изображение строится из множества пикселей. Векторное изображение описывается в виде последовательности команд

Качество редактирования изображения – В растровой графике при масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения. Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества

	Растровая графика	Векторная графика
Увеличение размера изображения	Ступенчатый эффект	Не изменяется
Уменьшение размера изображения	Потеря чёткости	Не изменяется
Сохранение изображения	Информация о цвете каждого пикселя	Информация о простейших геометрических объектах, составляющих изображение
Сферы применения	Иллюстрации, фотографии	Чертежи, схемы, деловая графика

Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, изображение строится исключительно по уравнениям. Фрактальная графика - одна из перспективных видов КГ (компьютерной графики). Математическая основа - фрактальная геометрия. Фрактал – структура, состоящая из частей, подобных целому. Одним из основных свойств является самоподобие. Фрактус – состоящий из фрагментов). Объекты называются самоподобными, когда увеличенные части объекта походят на сам объект. Небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранятся и изображение строится исключительно по уравнениям.

1.Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений в набор дискретных значений в форме кодов. Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (пиксели). Другими словами, это процедура устранения временной и/или пространственной непрерывности естественных сигналов, являющихся носителями информации. Дискретизация и есть способ выделения конечного числа пространственных элементов, информация о которых будет сохранена в компьютере. Информация обо всех остальных элементах пространства при дискретизации утрачивается.

Пиксел - минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.

Разрешающая способность экрана - размер растра – M xN, где М – кол-во точек по горизонтали, N – кол-во точек по вертикали. Разрешение - число пикселей на дюйм - pixels per inch (ppi) экран 96 ppi, печать 300-600 ppi, типография 1200 ppi

Изображения в компьютере (в форматах tif, jpg, bpm и прочих, для работы с которыми предназначена программа Adobe PhotoShop и другие растровые редакторы) представляют собой мозаику мельчайших элементов квадратной формы, называемых пикселями. Один пиксел может иметь только один определенный цвет, выбираемый из пространства доступных для данного типа изображения цветов. Изображение получается комбинацией пикселей, принцип формирования изображения точно такой же, как и принцип формирования мозаики из кусочков цветного стекла. Каждый кусочек цветного стекла в мозаике представляет собой пиксел.

Количество пикселей изображения на единицу размера (конкретно на дюйм) называется ppi = pixel per inch = пикселей на дюйм

Величина dpi не встречается нигде в компьютерной обработке изображений и имеет отношение только к растрирующим выводным устройствам. Одна растровая точка на таких устройствах рисуется из множества очень маленьких точек (вспышек лазера), каждый ряд таких точек соответствует одному проходу лазерного луча по пленке или фотобарабану принтера. dpi = dots per inch = точек на дюйм.

При пространственной дискретизации изображения его разбивают на небольшие области, в пределах которых характеристики изображения считают неизменными.

При временной дискретизации время разбивают на небольшие интервалы, в пределах которых характеристики природных сигналов, как и в пространственном случае, считают неизменными Пример. Временная дискретизация движущегося изображения. Пример2. Временная дискретизация звукового сигнала. Наглядным примером временной дискретизации могут служить кино и телевидение. В них иллюзия подвижного изображения создается путем быстрой смены кадров. При этом сами кадры являются статическими изображениями. Компьютерное кодирование видеоинформации также основано на эффекте смены кадров, на которых изображены последовательные фазы движения.

Квантованием (англ. quantisation) называют процедуру преобразования непрерывного диапазона всех возможных входных значений измеряемой величины в дискретный набор выходных значений. Пример квантования цветовых оттенков серого цвета. В правой части рисунка изображена шкала градаций серого цвета, от черного до белого. Пусть яркость серого оттенка составляет 70%. Это значение попадает в поддиапазон 4(67% - 83%), поэтому в компьютере этот оттенок серого будет закодирован числом 4. 1) Диапазон возможных значений измеряемой величины разбивается на несколько поддиапазонов. 2) При измерении определяется поддиапазон, в который попадает значение, и в компьютере сохраняется только номер поддиапазона. Для численного описания яркости цвета надо каждому оттенку поставить в соответствие некое число. Как правило, черному цвету приписывают нулевой уровень яркости, белому — единич­ный, а промежуточным серым тонам — дробные числа в интервале от 0 до 1, выражающие яркость оттенка как долю от максимальной яркости. Эту величину мы будем выражать в процентах от максимальной яркости, т. е. черный имеет 0% яркости, белый — 100%.

С информационной точки зрения графическое изображение является совокупностью световых сигналов на плоскости: отдельные световые сигналы различаются местоположением, цветовым оттенком и яркостью. Цвет и яркость — характеристики точек изображения, их можно измерять, т. е. выражать в числах. Как цвет, так и яркость могут изменяться непрерывно, поэтому их следовало бы выражать вещественными числами. Но в этом случае их невозможно абсолютно точно представить в компьютере. Поэтому все измеряемые не­прерывные характеристики (как, например, яркость точек изображения или мгновенная громкость звука) подвергают квантованию.

Дискретизация – выделение в непрерывном объекте конечного числа элементов, информация о которых будет сохранена в компьютере. Информация об остальных элементах будет утеряна! Квантование - формирование чисел, характеризующих эти элементы. Компьютерное изображение живописного произведения, цифровая запись музыкального произведения всегда отличаются от оригиналов в худшую сторону. Дискретизация и квантование всегда приводят к потере некоторой доли информации.

Чтобы использовать математическую RGB-модель для реального компьютерного представления графической информации, необходимо произвести квантование цветового пространства, т.е. найти способ представлять вещественные значения яркостей цветовых компонент в дискретной форме. Квантование достигается переводом вещественных чисел из интервала [0; 1) в интервал целых чисел от 0 до N - 1 путем умножения на целое число N, с последующим округлением. Интервал [0; 1) каждой цветовой оси разбивается на N равных подинтервалов. После квантования каждый цвет представляется триадой целых неотрицательных чисел (k_r, k_g ,k_b), 0 ≤ k_i < N , N – количество цветов

Любое графическое изображение можно представить как совокупность конечного числа некоторых элементов (дискретный набор элементов).

В зависимости от выбора этих элементов различают векторное и растровое представление графической информации. Растровое представление можно охарактеризовать как поточечное представление изображения. Векторное — как структурное представление изображения. При растровой пространственной дискретизации графической информации на изображение накладывается сетка (растр), каждая ячейка которой (пиксель) рассматривается как далее неделимый фрагмент, определяемый набором атрибутов: координатами, формой, размером и цветом. Процедура разбиения изображения на пиксели называется растеризацией, или оцифровкой, изображения. Кодирование растрового изображения. Кодирование - присвоение каждому элементу значения его цвета, то есть кода цвета. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту: либо черная(0), либо белая – (1). Качество изображения зависит от количества точек и количества используемых цветов. Для 8 цветов необходимо – 3 бита. Для 16 цветов – 4 бита. Для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

Цветовые каналы
Красный	Зеленый	Синий	Цвет
0	0	0	черный
0	0	255	синий
0	255	0	зеленый
190	190	190	серый
255	0	0	красный
0	255	255	голубой
255	0	255	розовый
255	255	0	коричневый
255	255	255	белый

Модель RGB. Изображение формируется за счет смешения трех базовых цветов. На каждый цвет выделяется по 8 бит, то есть возможны 256 уровней интенсивности.

Глубина цвета - объем памяти (бит) для хранения цвета при кодировании 1 пикселя. В режиме True Color -24 бит. Число N выбирают степенью 2. N = 2^i. Величину i называют глубиной цвета i – количество бит, которым кодируется 1 пиксель (сумма бит, которыми кодируются каждая компонента цвета) i = i_r+i_g+i_b

Количество бит, используемых для кодирования цвета одной точки называется глубиной цвета (битовой глубиной, цветовым разрешением) От глубины цвета зависит количество отображаемых цветов, которое может быть вычислено по формуле: N=2ⁱ , где N – количество отображаемых цветов, i – глубина цвета. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16 или 24 бита на точку. Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета (бит на точку 4, 8, 16, 24). Каждый цвет можно рассматривать как возможные состояния точки, и тогда по формуле N=2^I может быть вычислено количество цветов, отображаемых на экране монитора. Глубина цвета I Количество отображаемых цветов N =4, 2⁴=16

8

2⁸=256

16 (High Color)

2¹⁶=65 536

24 (True Color)

2²⁴=16 777 216

Количество цветов, на экране монитора = K=2ⁱ , где K – количество цветов, i – глубина цвета или битовая глубина.

Палитра (количество цветов, которые используются для воспроизведения изображения), например 4 цвета, 16 цветов, 256 цветов, 256 оттенков серого цвета, 216 цветов в режиме называемом High color или 224 , 232 цветов в режиме True color.

Если кодировать цвет одной точки изображения тремя битами, каждый из которых будет являться признаком присутствия (1) или отсутствия (0) соответствующей компоненты системы RGB, то мы получим все восемь различных цветов. Пример: для кодирования одной компоненты цвета используется 1 бит

i = 1+1+1 = 3 бит N = 2³ = 8 цветов

При полноцветном режиме для кодирования яркости каждой из составляющих используют по 256 значений (восемь двоичных разрядов), то есть на кодирование цвета одного пикселя (в системе RGB) надо затратить 8*3=24 разряда. Это позволяет однозначно определять 16,5 млн цветов. Это довольно близко к чувствительности человеческого глаза. При кодировании с помощью системы CMYK для представления цветной графики надо иметь 8*4=32 двоичных разряда.

Режим High Color - это кодирование при помощи 16-разрядных двоичных чисел, то есть уменьшается количество двоичных разрядов при кодировании каждой точки. Но при этом значительно уменьшается диапазон кодируемых цветов.

При индексном кодировании цвета можно передать всго лишь 256 цветовых оттенков. Каждый цвет кодируется при помощи восьми бит данных. Но так как 256 значений не передают весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, то подразумевается, что к графическим данным прилагается палитра (справочная таблица), без которой воспроизведение будет неадекватным: море может получиться красным, а листья - синими. Сам код точки растра в данном случае означает не сам по себе цвет, а только его номер (индекс) в палитре. Отсюда и название режима - индексный.

Соответствие между количеством отображаемых цветов (К) и количеством бит для их кодировки (а) находиться по формуле: К=2^а

А	К	Достаточно для…
4	24=16
8	28=256	Рисованных изображений типа тех, что видим в мультфильмах, но недостаточно для изображений живой природы
16 High Color	216=65536	Изображений, которые на картинках в журналах и на фотографиях
24 True Color	224=16777216	Обработки и передачи изображений, не уступающих по качеству наблюдаемым в живой природе

Кодирование векторного изображения. При векторном кодировании рисунок представляется в виде комбинации простых геометрических фигур - точек, отрезков прямых и кривых, окружностей, прямоугольников и т.п. Для полного описания рисунка необходимо знать вид и базовые координаты каждой фигуры, например, координаты двух концов отрезка, координаты центра и диаметр окружности и т. д. Объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных, точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер. Преимущества векторной графики: экономна в плане дискового пространства, сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново. объекты векторной графики легко трансформируются и модифицируются, не влияя на качество изображения. программы векторной графики позволяют создавать растровые изображения с произвольным разрешением из векторных объектов при умеренных затратах сил и времени. Недостатки векторной графики: невозможно создавать фотореалистические изображения, невозможно автоматизировать ввод графической информации программная зависимость

К числу простейших растровых редакторов относится Paint и Adobe Photoshop. Чаще всего второй применяют для редактирования сканированных изображений (фотографий, репродукций картин), создают художественные композиции, коллажи и пр. Для профессионального рисования на компьютере используются редакторы векторного типа. Наиболее известным из них яв­ится CorelDraw.