Представление в компьютере графической информации

 

Под компьютерной графикой обычно понимают процессы подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью ЭВМ.

Под графической информацией понимаются изображения объектов.

В компьютерной графике существует два основных способа представления графической информации: растровый и векторный.

Растровые рисунки

 

под растровым рисунком (bitmap, raster) понимают способ представления изображения в виде совокупности отдельных точек (пикселей) различных цветов или оттенков.

Основным элементом растрового изображения является пиксель (pixel от PICture ELement).

• видеопиксель - наименьший элемент изображения на экране;

• пиксель - отдельный элемент растрового изображения;

• точка (dot)- наименьший элемент, создаваемый принтером.

В растровой графике графическая информация – это совокупность данных о цвете каждого пикселя на экране.

Достоинства растровой графики состоят в следующем:

1) Фотореалистичность - если размеры пикселей достаточно малы (приближаются к размерам видеопикселей), то растровое изображение выглядит не хуже фотографии

2) Техническая реализуемость автоматизации ввода (оцифровки) изобразительной информации.

3) Каждый пиксель независим друг от друга.

4) Компьютер легко управляет устройствами вывода, которые используют точки для представления отдельных пикселей.

5) Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеет решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение.

Для растровых рисунков характерны следующие недостатки:

 

1) В файле растрового изображения запоминается информация о цвете каждого видеопикселя в виде комбинации битов.

2) Растровое изображение после масштабирования (увеличения или уменьшения размера) или вращения может потерять свою привлекательность.

 

Векторные рисунки

 

Векторный подход, в отличие от растровой графики, представляет изображение как совокупность простых объектов, называемых графическими примитивами.

Основные графические примитивы, используемые в векторных графических редакторах: точка, линия (прямая или кривая), эллипс (окружность), полигон (прямоугольник), дуга, область однотонного или изменяющегося цвета (заполнитель). В трёхмерной компьютерной графике могут использоваться «пространственные» примитивы - куб, сфера, конус и т. п. Эти примитивы и их комбинации используются для создания более слож­ных изображений. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

В векторной графике графическая информация – это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок.

Все графические примитивы обладают свойствами. К этим свойствам относятся: форма объекта, его толщина, цвет, характер линии

к достоинствам векторной графики относят следующие:

1) Векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают память, объём которой не превышает нескольких сотен килобайт. Векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти.

2) Векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.

Недостатки векторной графики:

 

1) Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Векторная графика не позволяет получать изображений фотографического качества.

2) Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается.

3) Существуют трудности при вводе изображений. Приходится решать задачу анализа изображения. Кроме того, возможно искажение текстур.

Фрактальная графика

Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому.

Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. Объект называют самоподобным, когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга.

Способы создания цвета и кодирование информации

Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью.

любой цвет можно разложить на оттенки основных цветов и обозначить его набором цифр - цветовых координат.

при выборе цветовой модели можно определять трехмерное цветовое координатное пространство, внутри которого каждый цвет представляется точкой. Такое пространство называется пространством цветовой модели.

Цветовая модель RGB. Эта модель наиболее проста для понимания. Любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными. Считается также, что при наложении одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается.

Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонентов называют аддитивным методом. Он применяется всюду для самосветящихся объектов: в мониторах, слайд-проекторах.

К достоинствам этой модели можно отнести:

- ее «генетическое» родство с аппаратурой (сканером и монитором);

- широкий цветовой охват (возможность отображать многообразие цветов, близкое к возможностям человеческого зрения);

- доступность многих процедур обработки изображения (фильтров) в программах растровой графики;

- небольшой объем, занимаемый изображением в оперативной памяти компьютера и на диске.

К недостаткам этой модели можно отнести:

- коррелированность цветовых каналов (при увеличении яркости одного канала другие уменьшают ее);

- возможность ошибки представления цветов на экране монитора по отношению к цветам, получаемым в результате цветоделения.

Цветовая модель CMYK. Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что используются для несамосветящихся объектов. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает.

Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная модель, а субтрактивная (вычитающая) модель.

 

Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого:

ГОЛУБОЙ

ПУРПУРНЫЙ

ЖЕЛТЫЙ

Эти три цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого.

Достоинством этой модели является:

- независимость каналов (изменение процента любого из цветов не влияет на остальные);
- это родная модель для триадной печати, только ее понимают растровые процессоры.
Недостатками этой модели являются:

- узкий цветовой охват, обусловлен несовершенством пигментов и отражающими свойствами бумаги;

- не совсем точное отображение цветов CMYK на мониторе;

- многие фильтры растровых программ в этой модели не работают;

- требуется на 30% больший объем памяти по сравнению с моделью RGB.

Цветовая модель HSB. В модели HSB тоже три компонента: тон цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness).

Тон цвета - конкретный оттенок цвета, отличный от других: красный, голубой, зелёный и т.п.

Насыщенность - характеризует относительную интенсивность цвета. Насыщенность характеризует степень ослабления (разбавления) данного цвета белым и позволяет отличать розовый от красного, голубой от синего.

Яркость цвета (или освещенность) - показывает величину черного оттенка, добавляемого к цвету, что делает его более темным.