2. Растровое и векторное кодирование

Кодирование
рисунков
Автор: Юрий Виссарионов
Narva, 2013
1. Цифровые изображения
Цифровое изображение — это модель реального изображения,
закодированная в виде последовательности чисел.
При вводе изображения со сканера оно преобразуется в
цифровую форму — оцифровывается. Цифровой
фотоаппарат хранит отснятые кадры не на фотопленке, а
на карте памяти сразу в цифровом виде. Он передает уже
оцифрованные изображения в компьютер по
специальному кабелю. Фрейм-граббер — это устройство
для захвата отдельных кадров телевизионной передачи.
Конечная цель цифровой обработки изображений — это
его вывод на монитор или печатающее устройство.
2. Растровое и векторное
кодирование
Растровое кодирование
При растровом кодировании рисунок разбивается на одинаковые элементы
— пиксели (от слова pixel — picture element, элемент рисунка). Чаще всего
пиксели имеют квадратную форму. Для каждого пикселя в памяти
хранится его цвет. Такой способ применяется при хранении фотографий
и других размытых изображений, в которых нет четких границ
правильной формы. Поскольку мы считаем, что каждый пиксель ровно
залит одним цветом, при растровом кодировании есть потеря
информации.
2. Растровое и векторное
кодирование
Растровое кодирование
Достоинства:
 можно кодировать любые изображения;
 лучше всего подходит для кодирования и обработки
фотографий.
Недостатки:
 есть потеря информации
 при увеличении или уменьшении рисунки искажаются
 рисунки занимают много места в памяти
Важнейшая характеристика рисунка — разрешение, то
есть, число пикселей на одном дюйме изображения (по
ширине или высоте). В документации используется
обозначение ppi — pixels per inch (пикселей на дюйм). Чем
больше разрешение, тем больше места занимает
рисунок в памяти и тем лучше его качество.
2. Растровое и векторное
кодирование
Растровое кодирование
Пусть рисунок имеет размер 5 см на 3 см. Тогда при разрешении 300 ppi он должен иметь ширину
W = 5 × 300 / 2,54 = 590 пикселей и высоту
H = 3 × 300 / 2,54 = 354 пикселя Здесь учтено, что 1 дюйм равен 2,54 см.
Для того, чтобы определить нужное разрешение, надо решить, как — с помощью какого устройства —
мы будем смотреть этот рисунок. Каждое устройство вывода графической информации имеет свое
разрешение, которое обычно измеряется в точках на дюйм и обозначается dpi — dots per inch (точек
на дюйм).
Если рисунок предназначен только для просмотра на экране компьютера, достаточно использовать
разрешение 72-100 ppi, потому что стандартное разрешение монитора — 96 dpi, лучшего качества
получить невозможно. Эти рисунки имеют одинаковый размер, но различное разрешение:
Для печати на принтере или в типографии требуется более высокое разрешение.
Современные струйные и лазерные принтеры печатают с разрешением от 300 до
1200 dpi, а фотонаборные аппараты в типографии — до 2400 dpi.
2. Растровое и векторное
кодирование
Векторное кодирование
При векторном кодировании весь рисунок представлен как набор
геометрических фигур — отрезков, прямоугольников, кривых линий,
окружностей, дуг и т.п. Для каждой из них задаются координаты на
рисунке, размеры, цвет и стиль контура и заливки. Поэтому при
изменении размеров такой рисунок не искажается, а просто
увеличивается или уменьшается. Векторное кодирование применяют
для хранения схем, чертежей, карт, планов.
Достоинства:
 нет потери информации
 при увеличении или уменьшении рисунки не искажаются
 рисунки занимают немного места в памяти
Недостатки:
 очень сложно (и не нужно) кодировать так изображения без четких
границ объектов
 не подходит для кодирования и обработки фотографий.
3. Модели цвета
Восприятие цвета человеком субъективно. Практически невозможно пересказать
другому свое ощущение цвета — это надо видеть. Однако в полиграфии
требуются объективные способы описания и обработки цвета.
Сложность состоит в том, что не все цвета, которые воспринимает человеческий
глаз, могут быть показаны на мониторе. Кроме того, не все цвета, которые
можно показать на мониторе, могут быть напечатаны на бумаге.
На рисунке схематично показаны эти области в цветовой палитре.
Модель RGB
Существуют приборы, устройства и живые
существа, которые излучают свет —
мониторы, киноаппараты, телевизоры,
светлячки.
Основными цветами считаются красный (R
— red), зеленый (G — green) и синий (B —
blue).
цвет = R (красный) + G (зеленый) + B (синий)
При смешении двух основных цветов
результат становится светлее: красный и
зеленый дают желтый, зеленый и синий
— голубой, синий и красный —
пурпурный. Если смешать все три цвета
максимальной яркости, получается
белый. Такие цвета называют
аддитивными, то есть для получения
нужного цвета они складываются.
Пиксел на экране монитора строится как
сочетание трех маленьких лучей
основных цветов. Поэтому для работы с
изображением, которое будет
выводиться только на экран монитора,
используют модель RGB.
Модель CMYK
При печати получается изображение, которое не
излучает свет, а наоборот, отражает какие-то
лучи, то есть преобразуют белый свет,
"вычитая" из него определенные цвета.
Эти цвета называются субтрактивными (дословно
— "вычитательными"). Их тоже три, они
получаются после вычитания из белого
основных цветов.
При вычитании красного получается голубой (C —
cyan), при вычитании зеленого — пурпурный
(M — magenta), а при вычитании синего —
желтый (Y — yellow).
Таким образом, нулевые значения цветов в такой
модели должны давать белый цвет, а
максимальные — черный.
Однако реальные краски, которые используются
при печати, далеко не идеальны, и смешение
трех красок не дают чистый черный цвет
(получается нечто грязно-коричневое).
Поэтому в эту цветовую модель добавили еще
и черный цвет (K — black).
цвет = C (голубой) + M (пурпурный) + Y (желтый) +
K (черный)
Основы компьютерной графики
(вопросы)
1.
2.
3.
4.
Что такое «вид компьютерной
графики»?
Назовите 2-3 вида изображений.
Назовите характеристики растрового
изображения.
Какова роль контура векторного
рисунка?
Растровая графика (вопросы)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Приведите 2-3 примера растровых
инструментов.
Как связаны понятия «разрешение» и
«качество» изображения?
Что такое «настоящий цвет»?
Когда лучше использовать растровую
графику?
Что такое «слой» растрового изображения?
Приведите 2-3 примера растрового
графического формата.
Что такое трассировка?
Что такое растрирование?
Векторная графика (вопросы)
1.
2.
Почему удобно использовать
векторную компьютерную графику
при работе с чертежами?
Почему при масштабировании
векторной графики не меняется её
качество?