Векторные и растровые изображения.
Все цифровые изображения, форматы их представления и программы создания и редактирования делят на два больших класса – векторные и растровые.
Векторные изображения представляют собой набор математически описанных объектов с помощью точки, линии, сплайна и многоугольника.
Рисунок 4 – Геометрические примитивы используемые в векторной графике
Такой подход применяется при создании и хранении чертежной документации, планов, схем, диаграмм и т.п. Преимущество векторной графики заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение составляющих ее объектов можно описывать с помощью математических формул. Понятно, что векторная графика не применима для представления и обработки фотографических и тому подобных изображений.
Изображение, представленное в цифровом виде, имеет вид прямоугольной матрицы (растра, растровой или битовой карты, bitmap), состоящей из набора дискретных элементов различных цветов или оттенков. Базовым элементом растровой графики является пиксель. Растровая графика используется в случаях, когда требуется высокая точность в передаче цветов и полутонов. Однако при этом размеры файлов существенно увеличиваются с ростом разрешения (единицы, десятки и сотни Мбайт). К недостаткам растровой графики, кроме больших размеров файлов, следует отнести пикселизацию и деформацию изображений.
Форматы
Для эффективной работы с цифровыми изображениями важно сделать правильный выбор одного из многочисленных цифровых файловых форматов, предназначенных для их хранения и передачи по каналам связи в наиболее компактном и целостном виде. Различные цифровые файловые форматы реализуют различные способы описания информации в файлах цифровых изображений и различные технологии их компактного представления. К наиболее известным форматам относятся: BMP, GIF, PNG, JPEG, PSD, FLASHPIX, PCX, EPS, PDF, TIFF, RAW, VRML, MPEG, МІР EG, IFF, MAC, PICT, PixelPaint, PIXAR, Scitex CT, TGA т.д.
Формат BMP (DIB - device-independent bitmap) – самый простой по структуре формат данных, в основном, применяется для хранения и отображения несжатых изображений, так как он является аппаратно зависимым. Глубина цвета (количество разрядов цветности, зарезервированных для каждой точки) в таком формате от 1 до 48 бит на пиксель. Возможно сжатие без потерь с помощью RLE (Run-Length Enconding).
Формат GIF (CompuServe Graphics Interchange Format), широко распространен в Internet, является одним из известнейших форматов хранения и транспортировки файлов растровых изображений. GIF используют для представления индексированных цветных изображений и НTМL-документов в электронных сетях. Он является уплотненным форматом, разработанным для ускорения пересылки файлов телефонными линиями (используется алгоритм сжатия LZW, с помощью которого в цветных изображениях всегда можно достичь степени сжатия 3:1-5:1). GIF позволяет содержать в одном файле несколько самостоятельных изображений и осуществлять анимацию.
Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group) - один из самых распространенных форматов предназначен для уменьшения размеров файлов растровых изображений и их хранения. В основе алгоритма лежит преобразование с потерей качества, но с большой степенью сжатия. В целом алгоритм основан на дискретном косинусоидальном преобразовании (в дальнейшем ДКП), применяемом к матрице изображения для получения некоторой новой матрицы коэффициентов. Для получения исходного изображения применяется обратное преобразование.
Формат TIFF (Tagged Image File Format) аппаратно независимый формат TIFF появился как внутренний формат программы Aldus PhotoStyler. Его модульная архитектура оказалась настолько удачной, что, TIFF и в наши дни продолжает совершенствоваться и развиваться. Как правило, TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK.
Формат PNG (Portable Network Grapfics) — растровый формат для хранения цифровой информации, использующий сжатие без потерь. Формат PNG спроектирован для замены устаревшего и более простого формата GIF, а также, в некоторой степени, для замены значительно более сложного формата TIFF. Формат PNG прежде всего предназначался для использования в сети Интернет и редактирования цифровых изображений. Он имеет следующие основные преимущества перед GIF:
• Практически неограниченное количество цветов на изображении (GIF использует 8-битный цвет);
• Опциональная поддержка альфа-канала;
• Возможность гамма-коррекции;
Формат PSD - формат документа, созданного в Adobe Photoshop, может включать графические слои, слой маски, аннотацию к файлу, информацию о файле, ключевые слова и другие элементы доступны Photoshop. Поддерживает палитры RGB, CMYK, градации серого, монохромную, индексированных цветов, Lab color и режим многоканальных цветов.
Цвет
Цвет – это атрибут зрительного ощущения, содержащий некую комбинацию хроматических и ахроматических компонентов. Этот атрибут может быть описан как по хроматическим компонентам (например: желтый, красный, зеленый и д.т.), так и по ахроматическим (белый, серый, черный и т.д.), а также квалифицирован как яркий, тусклый, светлый, черный или описан комбинацией перечисленных наименований. При этом нужно учитывать следующее: цветовое восприятие определяется спектральным распределением энергии цветового стимула и зависит от размера, формы, структуры и окружения области этого стимула, а также от статуса адаптации зрительной системы наблюдателя и его личного опыта пребывания в подобных ситуациях наблюдения (как в превалирующих ситуациях в его жизненном опыте).
Среди цветов особое место занимают бесцветные, или как их принято называть, ахроматические цвета. К ахроматическим относятся белый цвет и все оттенки серого – от светлых до самых темных. Под серым, или нейтрально-серым, понимаются только такие оттенки серого, в которых совершенно отсутствует какой-либо цветной оттенок. Ахроматические серые цвета можно наблюдать при падении на белую поверхность тени.