Растровая графика что хранится в памяти

Добро пожаловать на наш блог Академии дизайна

Что такое растровая графика

Растровая графика была впервые запатентована компанией Texas Instruments в 1970-х годах и теперь является повсеместной формой представления цифровых изображений. Фотографии с цифровой камеры являются примером растровой графики.

Характеристики растровой графики

Качество изображения и размер файла

Качество растрового изображения определяется общим количеством пикселей(размером изображения) и объемом информации, хранящейся в каждом пикселе(глубиной цвета). Например, изображение с 24 битами информации о цвете(стандарт для большинства дисплеев 21-го века) может показывать более мягкое затенение, чем изображение, имеющее только 16 бит информации на пиксель, но оно также не будет показывать более мягкое затенение, чем изображение с 48 битами на пиксель. Точно так же изображение с соотношением сторон 640 на 480 пикселей(содержащее 307 200 пикселей) будет выглядеть неровным и грубым по сравнению с изображением размером 1280 еа 1024 пикселей (содержащее 1310 720 пикселей).

Поскольку графика, сохраненная в растровой форме, часто представляет собой большой объем данных, часто используется соответствующий метод сжатия, чтобы уменьшить объём памяти. Сжатие без потерь растровых изображений возможно с такими форматами файлов, как PNG, TIFF или JPEG 2000 с потерями. Можно провести обратный процесс и получить несжатую графику, не отличающуюся от оригинала. Однако некоторые форматы файлов(например JPEG) используют сжатие с потерями, которое работает путем моделирования значений отдельных пикселей с параметризованными математическими формулами, что позволяет получить выходной файл гораздо меньшего размера за счет исключения некоторых деталей.

Размеры и разрешение

Размер растрового изображения нельзя увеличить без уменьшения его резкости. Это функция, неизвестная векторной графике, которую можно легко масштабировать в соответствии с устройством, на котором отображается изображение. Однако растровая графика более полезна, чем векторная графика, для сохранения фотографий и реалистичных изображений, тогда как векторная графика чаще используется для изображений, состоящих из геометрических фигур, и для представления текста(включая таблицы и формулы).

Сегодня большинство компьютерных мониторов отображают от 72 до 130 пикселей на дюйм(экраны современных телефонов и планшетов часто имеют разрешение более 300 пикселей на дюйм), в то время как принтеры могут печатать с разрешением 1200 точек на дюйм(dpi) или выше. Определение наиболее подходящего разрешения изображения для данного разрешения принтера может быть очень трудным, поскольку распечатанный документ может содержать больше деталей (может иметь более высокое разрешение), чем то, что отображается на экране монитора.

Программой, традиционно считающейся редактором растровой графики является Adobe Photoshop, отличается самым максимальным перечнем инструментов и возможностей по работе с растровами изображениями. Научиться работать с растровой графикой в программе Фотошоп, вы можете у нас на курсах:

Источник

Форматы растровой графики

Как известно, в зависимости от способа формирования изображения на экране монитора, компьютерную графику принято классифицировать на несколько типов:

Основы растровой графики

Растровая графика — это графика, представленная в компьютере в виде множества точек (пикселов). Каждый пиксель содержит информацию о цвете. Размер пикселов очень мал, поэтому человеческий глаз воспринимает изображение целиком, не разделяя на пиксели.

Для растровой графики важной характеристикой является разрешение изображения. Одна и та же картина может быть представлена с лучшим и худшим качеством в соответствии с количеством точек (пиксевлов) на единицу длины.

Разрешение — количество точек на единицу измерения.

ppi (points/pixels per inch) — пикселов на дюйм.

Не путайте разрешение изображения, разрешения монитора и разрешение принтера. Это разные вещи.

Вспомнив основы растровой графики, перейдем к описанию форматов хранения растровой графики.

Форматы хранения изображений в растровой графике

Формат файла — способ сохранения электронных частей, из которых состоит компьютерный файл. Разные форматы организуют сохранение файлов по-разному. Рассматривать все существующие форматы растровой графики я не буду (да и не смог бы), рассмотрим лишь наиболее распространенные и популярные.

Формат BMP

Формат TIFF

Формат TIFF относится к числу наиболее универсальных и распространенных форматов растровой графики. Он создавался в качестве межплатформенного универсального формата для цветных изображений. Работа с ним поддерживается почти всеми программами для работы с точечной графикой. Может хранить графику в монохромном виде, в RGB и CMYK цветовых представлениях.

Формат включает в себя внутреннюю компрессию. Он имеет открытую архитектуру — предусмотрена возможность объявления в заголовке сведений о типе изображения, т.е. его версии могут быть использованы в дальнейшем для представления новых разработок. В формате сохраняется и сопроводительная информация передаваемых изображений (подписи и пр.). Изображения в формате TIFF хранятся в файлах с расширением .tif.

Формат GIF

Изображения в GIF формате хранятся в файлах с расширением .gif. К преимуществам GIF изображения относится то, что вид изображения не зависит от браузера и платформы. Лучше всего отображаются рисунки, чертежи и изображения с небольшим количеством однородных цветов, прозрачные изображения и анимационные последовательности (эта очень известная особенность данного формата графики). В GIF изображениях используется сжатие без потери информации.

Формат JPEG

JPEG — один из самых мощных алгоритмов сжатия изображения. Практически он является стандартом де-факто для хранения полноцветных изображений. Формат JPEG был создан для того, чтобы избавиться от ограничений которые налагались на изображения, созданные в GIF формате.

Формат широко используется в документах HTML и для передачи данных по сети. Сохраняет параметры графики в цветовом представлении RGB (как правило). Изображения в JPEG формате хранятся в файлах с расширением .jpg.

Программы, работающие с JPEG, используют алгоритмы сжатия с потерей информации, они исключают из изображения те данные, которые считаются несущественными. Перед применением алгоритма сжатия изображения делится на прямоугольные области. При сжатии есть риск получить нечеткое, размытое изображение с искажением деталей.

Формат JPEG 2000 (jp2)

Поддержка формата реализована не во всех браузерах, что сильно мешает распространению этого формата.

Формат PNG

Это очень мощный и широко применяемый формат в Интернете и других областях компьютерной графики.

Формат WMF

Формат WMF (Windows Metafile Format) — используется для обмена графическими данными между приложениями ОС Microsoft Windows. В WMF файлах могут хранится как векторные, так и растровые изображения. Изображения в WMF формате хранятся в файлах с расширением .wmf.

Форматы PSD и CDR

Формат PSD (PhotoShop Document) — внутренний формат для пакета Adobe Photoshop. Позволяет сохранять слои в изображении и поддерживает все типы графики. Изображения в PSD формате хранятся в файлах с расширением .psd.

Формат CDR — внутренний формат для пакета программ фирмы CorelDRAW. Изображения и текст подготовленные в программе CorelDRAW в CDR формате, хранятся в файлах с расширением .cdr.

Рекомендации по использованию различных форматов растровой графики

Теперь я постараюсь перейти от теории к практике и рассмотреть области применения различных форматов растровой графики в зависимости от их характеристик. Характеристики форматов такие: используемый тип сжатия, поддержка прозрачных цветов, возможность создания простейшей анимации, поддержка построчного вывода изображения для постепенной загрузки в браузере и используемое количество цветов в изображении.

Использование GIF

Рекомендации: целесообразно использовать этот формат в Web, для изображений без плавных цветовых переходов (логотипы, баннеры, надписи, схемы). Хороший тип сжатия и малое количество поддерживаемых цветов позволяют экономить место при хранении графики, а также использовать при создании сайтов для более быстрой загрузки HTML-страниц. Черезстрочная развертка дает возможность увидеть и оценить загружаемое изображения не дожидаясь окончание загрузки. Тем не менее, ограниченный набор цветов делает непригодным этот формат для хранения изображений с плавными переходами, градиентами и т.д. Применяется в основном в Интернете.

Использование PNG

Рекомендации: наиболее совершенный алгоритм сжатие в PNG позволяет сохранять файлы меньше по объему, чем в GIF. Возможность применения абсолютно любого цвета и использование прозрачности делают этот формат лидером в плане применения в Web. Я бы рекомендовал использовать его вместо GIF. Область применения — используется при дизайне Web-сайтов, редактировании изображений и т.д. Это универсальный формат с большим будущим.

Использование JPEG

Рекомендации: этот формат нужно использовать для хранения большого количества изображений (фотографий) на жестком диске, что позволит значительно сэкономить его рабочее пространство (благодаря великолепному типу сжатия). В нем нужно хранить фотографии большого размера с большим количеством плавных переходов. Малый размер конечных файлов, позволяет эффективно применять JPEG для публикации фотографий в Интернет. Но не стоит сохранять одно и тоже изображения в JPEG несколько раз — это приведет к появлению дефектов и «повредит» изображение.

Использование TIFF

Рекомендации: этот мощный формат используется в полиграфии, издательских системах и т.д. Файлы в этом формате хранят для будущей печати. TIFF используется для хранения сканированных изображений, факсов и т.п. иллюстраций.

Использование BMP

Рекомендации: данный формат не пригоден для использования в Web, типографике и даже для хранения изображений (из-за отсутсвия сжатия изображений). Используется только из-за того, что «внедрен» в ОС Windows по умолчанию.

Заключение

Надеюсь данная статья помогла Вам немного разобраться в многообразии форматов растровой графики. Мои рекомендации помогут Вам определиться с выбором формата для хранения графики. Если кратко, то в JPEG хранят фотографии, в GIF — баннеры и логотипы (но желательно постепенно переходить к PNG), а TIFF используется для подготовки документов к печати.

Источник

Растровая графика

Ра́стровое изображе́ние — представляет собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах (растр).

Важными характеристиками изображения являются:

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде Снимок экрана.

Содержание

Достоинства

Недостатки

Из‑за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику.

Форматы

Растровые изображения обычно хранятся в сжатом виде. В зависимости от типа сжатия может быть возможно или невозможно восстановить изображение в точности таким, каким оно было до сжатия (сжатие без потерь или сжатие с потерями соответственно). Так же в графическом файле может храниться дополнительная информация: об авторе файла, фотокамере и её настройках, количестве точек на дюйм при печати и др.

Сжатие без потерь

Использует алгоритмы сжатия, основанные на уменьшении избыточности информации.

Сжатие с потерями

Основано на отбрасывании части информации (как правило наименее воспринимаемой глазом).

Разное

История

Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать узоры.

В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры «Spacewar» («Космические войны») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.

В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина.

В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.

В 1968 году группой под руководством Константинова Н. Н. была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер. Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее.

Источник

Растровая графика что хранится в памяти

Под графической информацией подразумевают всю совокупность информации, которая нанесена на самые различные носители — бумагу, пленку, кальку, картон, холст, оргалит, стекло, стену и т. д. В определенной степени графической информацией можно считать и объективную реальность, на которую направлен объектив фотоаппарата или цифровой камеры.

Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения изображения на плоскости монитора.

Машинная графика властно вторгается в бизнес, медицину, рекламу, индустрию развлечений. Применение во время деловых совещаний демонстрационных слайдов, подготовленных методами машинной графики и другими средствам автоматизации конторского труда, считается нормой. В медицине становится обычным получение трехмерных изображений внутренних органов по данным компьютерных томографов. В наши дни телевидение и другие рекламные предприятия часто прибегают к услугам машинной графики и компьютерной мультипликации. Использование машинной графики в индустрии развлечений охватывает такие несхожие области как видеоигры и полнометражные художественные фильмы.

История компьютерной графики

Возникла идея поручить графическую обработку самой машине. Первоначально программисты научились получать рисунки в режиме символьной печати. На бумажных листах с помощью символов (звездочек, точек, крестиков, букв) по­лучались рисунки, напоминающие мозаику. Так печатались графики функций, изображения течений жидкостей и газов, электрических и магнитных полей. С помощью символьной печати программисты умудря­лись получать даже художественные изображения (Рис. 1). В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретами Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной живописью.

Рис. 1 Символьная печать.

Затем появились специальные устройства для графиче­ского вывода на бумагу — графопостроители (другое на­звание — плоттеры). С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображе­ния: графики, диаграммы, технические чертежи и прочее. Для управления работо графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение.

Настоящая революция в компьютерной графике про­изошла с появлением графических дисплеев. На экране гра­фического дисплея стало возможным получать рисунки, чер­тежи в таком же виде, как на бумаге с помощью каранда­шей, красок, чертежных инструментов Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Су­ществуют принтеры цветной печати, дающие качество ри­сунков на уровне фотографии.

Представление графической информации в компьютере

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами: как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора.

Объём растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объёма одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объём одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо чёрной, либо белой, что можно закодировать одной из двух цифр — 0 или 1.

Информационный объём растрового изображения (V) определяется как произведение числа входящих в изображение точек (N) на информационный объём одной точки (q), который зависит от количества возможных цветов, т. е. V=N ⋅ q.

При чёрно-белом изображении q = 1 бит (например, 1 — точка подсвечивается и 0 — точка не подсвечивается). Поэтому для хранения чёрно-белого (без оттенков) изображения размером 100×100 точек требуется 10000 бит.

Если между чёрным и белым цветами имеется ещё шесть оттенков серого (всего 8), то информационный объём точки равен 3 бита (log28 = 3).

Информационный объём такого изображения увеличивается в три раза: V = 30000бит.

Рассмотрим, сколько потребуется бит для отображения цветной точки: для 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов — 4 бита; для 256 цветов — 8 битов (1 байт).

Разные цвета и их оттенки получаются за счёт наличия или отсутствия трёх основных цветов (красного, синего, зеленого) и степени их яркости. Каждая точка на экране кодируется с помощью 4 битов.

Цветные изображения могут отображаться в различных режимах, соответственно изменяется и информационный объём точки (Рис. 4).

Описание цвета пикселя является кодом цвета.

Количество бит, отводимое на каждый пиксель для представления цвета, называют глубиной цвета (англ. color depth). От количества выделяемых бит зависит разнообразие палитры.

Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24 или 32 бита.

Чем больше глубина цвета, тем больше объем графического файла.

Для хранения растрового изображения размером 32×32 пикселя отвели 512 байтов памяти.

Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

Цвет на Web-страницах кодируется в виде RGB-кода в шестнадцатеричной системе: #RRGGBB, где RR, GGи BB — яркости красного, зеленого и синего, записанные в виде двух шестнадцатеричных цифр; это позволяет закодировать 256 значений от 0 (0016) до 255 (FF16) для каждой составляющей.

При обозначении цветов в HTML-документах вначале ставят знак номера #.

В HTML: #FF0000 —интенсивно красный цвет, #00FF00 — зелёный цвет, #0000FF — синий цвет. Отсутствие цветов (#000000) даёт чёрный цвет, а самое интенсивное сочетание всех трёх каналов (#FFFFFF) даёт белый цвет.

FF — наибольшая яркость цветовой компоненты, для получения различных оттенков одного и того же цвета изменяют яркость.

Чтобы получить светлый оттенок какого-то «чистого» цвета, нужно одинаково увеличить нулевые составляющие; например, чтобы получить светло-красный цвет, нужно сделать максимальной красную составляющую и, кроме этого, одинаково увеличить остальные — синюю и зелёную: #FF9999 (сравните с красным: #FF0000).

Чтобы получить тёмный оттенок чистого цвета, нужно одинаково уменьшить все составляющие, например, #660066 — это тёмно-фиолетовый цвет (сравните с фиолетовым #FF00FF).

Заметим, что если старший бит в коде (первая, третья или пятая цифра) находится в диапазоне от 0 до 3, то можно считать, что эта цветовая компонента отсутствует в цвете, то есть #0F0F0F — это чёрный цвет.

Также следует отметить, что равное или почти равное сочетание цветовых компонент обозначает серый цвет разной интенсивности.

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов. Каждый примитив состоит из элементарных отрезков кривых, параметры которых (координаты узловых точек, радиус кривизны и пр.) описываются математическими формулами.

Для каждой линии указываются её тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет, а замкнутые фигуры дополнительно характеризуются типом заливки.

Рассмотрим, например, такой графический примитив, как окружность радиуса r. Для её построения необходимо и достаточно следующих исходных данных:

— координаты центра окружности;

— значение радиуса r;

— цвет заполнения (если окружность не прозрачная);

— цвет и толщина контура (в случае наличия контура).

Информация о векторном рисунке кодируется обычным способом, как хранятся тексты, формулы, числа, т. е. хранится не графическое изображение, а только координаты и характеристики изображения его деталей. Поэтому для хранения векторных изображений требуется существенно меньше памяти, чем растровых изображений.

Кодирование графической информации

Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой и цифровой.

Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно — это пример аналогового представления.

Изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета — это цифровое или еще именуют как дискретное представление.

Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в цифровую. Этот процесс называется «кодирование», поскольку каждому элементу назначается конкретное значение в форме двоичного кода. При кодировании изображения происходит его пространственная дискретизация. Ее можно сравнить с построением изображения из большого количества цветных фрагментов (метод мозаики).

Графическая информация в аналоговой форме представляется в виде рисунка, картинки, а также слайда на фотопленке и полученную по нему аналоговую фотографию.

Изображение кодируется в цифровую форму с использованием элементарных геометрических объектов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники или матрицы фиксированного размера, состоящей из точек (пикселей) со своими геометрическими параметрам.

Современная компьютерная графика

Научная графика. Это направление появилось самым первым. Назначение — визуализация (т. е. наглядное изображение) объектов науч­ных исследований, графическая обработка результатов рас­четов, проведение вычислительных экспериментов с нагляд­ным представлением их результатов (Рис. 6).

Рис. 6 График комплексной функции в четырехмерном (4D) пространстве.

Деловая графика. Эта область компьютерной графики предназначена для со­здания иллюстраций, часто используемых в работе различ­ных учреждений.

Плановые показатели, отчетная докумен­тация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные ма­териалы (Рис. 7).

Рис. 7 Графики, круговые и столбчатые диаграммы.

Программные средства деловой графики обычно включа­ются в состав табличных процессоров (электронных таблиц).

Плановые показатели, отчетная докумен­тация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные ма­териалы (Рис. 7).

Конструкторская графика. Она используется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной гра­фики является обязательным элементом систем автомати­зации проектирования (САПР). Графика в САПР исполь­зуется для подготовки технических чертежей проектируе­мых устройств (Рис. 8).

Рис. 8. Графика в САПР.

Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наибо­лее удачной компоновки деталей, прогнозировать последст­вия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плос­кие изображения (проекции, сечения) и пространственные, трехмерные, изображения.

Иллюстративная графика. Программные средства иллюстративной графики позволя­ют человеку использовать компьютер для произвольного ри­сования, черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, лине­ек и других инструментов. Пакеты иллюстративной графики не имеют какой-то производственной направленности. По­этому они относятся к прикладному программному обеспече­нию общего назначения.

Простейшие программные средства иллюстративной гра­фики называются графическими редакторами.

Художественная и рекламная графика. Это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая попу­лярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации и мно­гое другое.

Графические пакеты для этих целей требуют больших ре­сурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличи­тельной особенностью этого класса графических пакетов яв­ляется возможность создания реалистических (очень близ­ких к естественным) изображений, а также «движущихся картинок» (рис. 9).

Для создания реалистических изображений в графиче­ских пакетах этой категории используется сложный матема­тический аппарат.

Рис. 9 Художественная графика.

Компьютерная анимация. Получение движущихся изображений на дисплее ЭВМ на­зывается компьютерной анимацией. Слово «анимация» означает «оживление».

В недавнем прошлом художники-мультипликаторы со­здавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Система компьютерной ани­мации берет значительную часть рутинной работы на себя. Например, художник может создать на экране рисунки лишь начального и конечного состояний движущегося объ­екта, а все промежуточные состояния рассчитает и изобразит компьютер. Такая работа также связана с расчетами, опира­ющимися на математическое описание данного типа движе­ния. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

Объекты называются самоподобными когда увеличенные части объекта походят на сам объект. Небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.

Рис.10 Фрактальная фигура.

Фрактальная графика основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранятся и изображение строится исключительно по уравнениям.

Объекты называются самоподобными, когда увеличенные части объекта походят на сам объект. Небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.

Источник