| ←Предыдущий раздел | К оглавлению↑ | Следующий раздел→ |
Растровое изображение состоит из отдельных точек. Для обозначения числа пикселей составляющих рисунок по горизонтали и вертикали вводится специальный термин –коэффициент прямоугольности. Этот коэффициент часто называют размером изображения.
 |
| Рис. 1. Пример битового изображения |
Например, для рисунка, который имеет 800 пикселей по горизонтали и 600 пикселей по вертикали, коэффициент прямоугольности записывают как 800х600. Перемножив эти числа, мы определим, число точек, входящих в изображение, равно 480000.
Ещё один термин растровой графики – коэффициент прямоугольности пикселя. Этот коэффициент определяется отношением ширины к высоте пикселя на экране компьютера. Размеры пикселя, отображаемого на экране компьютера зависят от используемой аппаратуры и программного обеспечения. Заметим, что при переносе изображений с одного типа компьютерных систем на другой могут возникнуть диспропорции изображений, поскольку коэффициенты прямоугольности пикселя могут значительно отличаться.
Пиксели, составляющие изображение, могут быть разного цвета. Цвет каждого пикселя записывается комбинацией битов (величин, которые могут принимать значения 0 или 1). Чем больше битов используется для представления цвета, тем больше цветов и оттенков мы можем получить. Число битов, используемых компьютером для описания цвета одного пикселя, называют битовой глубиной. В простейшем случае изображение состоит из пикселей двух цветов – черного и белого. Для описания такого типа пикселя используется один бит памяти компьютера. Изображение в этом случае называют однобитовым.
 |
| Рис. 2. Построчная запись битов |
На первый взгляд, этого достаточно, нет смысла иметь больше цветов, но на самом деле в фотографии часто используется глубина в 32, 36 48 и даже 64 бита.
Битовую глубину изображения часто называют цветовой разрешающей способностью. Большая глубина позволяет снимать очень контрастные, очень светлые или темные кадры, а потом на компьютере, пользуясь этим "излишком" информации о цвете, регулировать цвет всего изображения или его фрагментов.
Обратимся теперь к рассмотрению структуры растровых изображений. Основные характеристики растровых изображений – размеры изображения и расположение в нём пикселей. Пиксели, составляющие изображения запоминаются один за другим, размеры изображения хранятся отдельно.
Посмотрим, как будет представляться изображение, приведенное на рисунке (коэффициент прямоугольности изображения составляет 5х7 пикселей).
При воспроизведении изображения машина сначала построит «сетку» в соответствии с коэффициентом прямоугольности (размерами изображения), а затем заполнит её пиксель за пикселем.
Растровый способ представления изображений прост, но требует значительного объёма памяти для хранения информации о каждом пикселе. С другой стороны, представление подобных изображений не требует больших вычислительных возможностей компьютера.
Для сокращения объёма используемой памяти можно представить последовательность пикселей, составляющих изображение, приведённое так:
Рис. 3. Здесь указывается цвет пикселя и количество пикселей этого цвета идущих подряд.
Говоря о растровых изображениях необходимо упомянуть ещё одну характеристику, имеющую влияние на размеры изображения при выводе его на монитор или принтер – разрешающую способность растра. Разрешающая способность – это число элементов в заданной области. Разрешающую способность принято задавать в пикселях на дюйм (точках на дюйм для принтера).
Растровые изображения занимают много места в памяти компьютера. Наибольшее влияние на количество памяти, занимаемой растровым изображением, оказывают размер изображения, битовая глубина изображения и формат файла, используемый для хранения изображения.
Большой размер растровых файлов, а также значительные искажения, возникающие при изменении размеров изображений, являются недостатками растровой графики. К достоинствам растровой графики следует отнести тот факт, что именно растровые изображения позволяют воспроизводить реалистичные (естественные) объекты, например, представленные на фотографии.
Технология создания растровых изображений в современных программах напоминает традиционное рисование.
Представление битового изображения
Битовое изображение содержит точки, имеющие только черный (значение 0) или только белый (значение 1) цвет. Следовательно, для хранения одного пикселя требуется один бит памяти. Если изображение имеет размер <Ширина>х<Высота>, например, в 1000х800 пикселей, то для его хранения в памяти компьютера требуется 800 000 бит. В пересчете на текст, где один символ занимает 1 байта, данный объем позволяет хранить 100 тыс. символов.
Рис. 4. Примеры битовых изображений
Учитывая, что один байт память компьютера состоит из восьми бит, объем памяти, занимаемой изображением составит 100 тыс. байт. Один Кбайт памяти занимает 1024 байта, следовательно, изображение будет занимать около 98 Кбайт памяти.
Представление полутонового изображения
В отличии от битового черно-белого изображения полутоновое изображение тоже является черно-белым, но его точки (пиксели) могут принимать значение степени яркости. Стандартное компьютерное значение яркости может принимать целые значения от 0 для черного цвета до 255 для белого. Любые другие значения соответствуют промежуточным градациям серого. Так точка со значением яркости 197 ярче точки со значением яркости 136. Считается, что 256 уровней яркости достаточно для создания плавного перехода тонов на монохромных фотографиях и рисунках.
Рис. 5. Пример полутонового изображения и полутоновая шкала
Для записи числа, принимающего значения в целочисленном диапазоне от 0 до 255 в двоичной системе исчисления, необходимо память в объеме не более 8 бит. То есть один пиксель полутонового изображения будет занимать уже не 1 бит, а 1 байт, что потребует в 8 раз больше памяти компьютера для его хранения по сравнению с битовым изображением. Следовательно, полутоновый рисунок, имеющий размер 1000х800 пикселей потребует для своего хранения уже 800 000 байт, что составит чуть более 781 Кбайт.
Представление цветного изображения в модели RGB
Для того, чтобы хранить изображение пикселя в модели RGB необходимо хранить три параметра – информацию о красном, зеленом и белом цветах, составляющих цвет данной точки. В реальности для представления цветного изображения в моделиRGB используются три изображения, называемых цветовыми каналами или просто каналами. Эти каналы записываются на диск в одном файле.
Таким образом, для хранения цветного RGB-изображения потребуется в три раза больше памяти компьютера, чем для хранения полутонового изображения такого же размера.
К примеру, для хранения цветного изображения размером 1000х800 пикселей потребуется уже около 2 344 Кбайт, а не 781 Кбайт, как это было в случае полутонового рисунка в предыдущем примере, т, тем более, не 98 Кбайт памяти, как мы подсчитывали для битового изображения.
Рис. 6. Как выглядят каналы красного, зеленого и синего цвета по сравнению с исходным изображением в RGB
Модель CMYK
В этой модели каждая краска тоже представлена отдельным каналом. Поэтому в модели CMYK полутоновых каналов уже не три, а четыре. Значение плотности краски изменяется в целочисленном диапазоне, но уже от 0 до 100%. Таким образом, число градаций в яркости в канале уже не 256, а 101. Поэтому, для хранения информации об одном пикселе требуется тоже три байта.
Как мы уже отмечали, триадная (субтрактивная) модель CMYK применяется при печати. В стандартном полиграфическом процессе при печати четырех красок для каждой краски готовится своя печатная форма. Бумага проходит эти формы, приобретая в конце процесса законченный вид цветной страницы.
Интерес представляет здесь канал черной краски. Он появился, поскольку, если теоретически смешать по 100% всех цветов триады CMY, мы получим черный цвет, но в реальности, из-за неидеальности красителей и частичной прозрачности красок при стопроцентном смешивании триады CMY мы получаем темные серовато-коричневые или серовато-синие тона. Канал K (черной краски – blacK) служит для усиления черного цвета. Кроме того, для введения черного цвета имеются еще и экономические причины – одна краска для черного цвета дешевле, чем три триадные краски для той же площади изображения.
Черный цвет называют рисующим. Именно он придает окончательную четкость и контрастность цветному полиграфическому изданию. Однако, если заменить им полностью те участки, которые в противном случае покрывались бы триадными красками CMY, то конечный рисунок может иметь рваный вид, что связано с микроскопическими несовпадениями печатных красок при четырехкратном проходе листа бумаги через печатные формы. Это вызвано деформацией бумаги, при прижатии роликов печатных бумаг и при технологическом увлажнении форм. Поэтому его доля по отношению с триадой может регулироваться специальным параметром, который называют «коэффициентом генерации черного». Он показывает, какая доля черной краски будет наносится на печатный лист, а какая доля будет печататься оставшимися тремя красками типографской триады.
Например, некоторый участок рисунка черный. Если коэффициент генерации черного – 60%, то на этот участок ложится 60% черной краски и по 40% голубой, алой и желтой. Если же какая-то область изображения является 50-процентной серой, то на него наносится 30% черной краски и по 20% всех триадных красок.
 |
| Рис. 7. Демонстрация каналов цветовой модели CMYK с коэффициентом генерации черного 50% |
Представление в модели Lab
Цветовая модель Lab также, как и RGB оперирует тремя каналами: канал яркости L, представляющий собой полутоновое черно-белое изображение, канал a определяет соотношение красного и зеленого цветов, а b – синего и желтого.
Параметры L, a и b могут иметь целочисленные значения. Параметр яркости L может принимать значения от 0 до 100, а параметры a и b – от –128 до 127. Одновременно нулевые значения параметров a и b задают оттенок серого, яркость которого определяется параметром L.
Рис. 8. Демонстрация каналов цветовой модели Lab
Режимы представления изображений в Adobe Photoshop
В графическом редакторе Adobe Photoshop для внутреннего представления изображений в той или иной цветовой модели существуют так называемые «режимы», названия которых совпадают с названиями соответствующих цветовых моделей. Для их переключения достаточно выбрать соответствующий пункт меню. Однако не всегда можно перейти из одного режима в другой. Например, чтобы изображение перевести из режима RGB в режим битового черно-белого изображения, необходимо сначала его перевести в режим полутонов.
Режим индексированных цветов
Этот режим соответствует модели RGB, но с ограниченным числом цветов в этой модели. Цвет также кодируется тремя байтами (24 бита), по одному байту на канал, но в изображении может быть использовано не 256 цветов, которые помещаются в так называемую индексную таблицу в начале изображения. А сами пиксели хранятся как номера их цветов в этой таблице.
Чем меньше используется цветов в индексированном изображении, тем меньше бит отводится под каждый пиксель.
Для числа цветов от 129 до 256 требуется один байт, для 65–128 цветов – 7 бит, для 33–64 – 6 бит, для 17–32 цветов – 5 бит, для 9–16 цветов – 4 бита, для 5–8 цветов – 3 бита, для 3–4 цветов – 2 бита, для 2 цветов – 1 бит. Индексная таблица может не храниться с изображением, если выбрана определенная стандартная таблица, известная графическому редактору и конечной программе, которая будет использовать это изображение. К таким таблицам относятся, например, системная цветовая палитра Windows, стандартная веб-палитра ряд других.
Один из цветов может быть назначен прозрачным, то есть, будучи помещенным на страницу буклета, сайта или иного документа пиксели, имеющие такой цвет, будут «просвечивать». Будет видно то, что находится под этими пикселями, например, фоновое изображение.
Индексированный режим удобен для создания весьма компактных файлов изображений, но его недостатком является часто существенное снижение качества изображения. Поэтому не рекомендуется использовать его для фотографий и коллажей. Хотя графические редакторы в своем большинстве умеют заменять недостающие цвета и оттенки сочетанием разноцветных пикселей, добиваясь максимального приближения цветовых гамм, но это может привести к увеличению зерна на изображении.
Рис. 9. Примеры индексации цветов изображения
Вместе с тем, данный режим применим для создания так называемых анимированных изображений, в которых несколько кадров чередуют друг друга, создавая эффект анимации. Малый объем памяти, требуемый для индексного режима изображений, позволяет соединять в одном файле небольшие видеоролики.
Рис. 10. Примеры анимированных изображений, построенных из последовательностей индексированных изображений кадров
Что такое "размер изображения"? Каким будет размер изображения, имеющего, например, 700 строк и 400 столбцов пикселей?
- Что такое "коэффициента прямоугольности пикселя".
- Какому цвету в битовом изображении соответствует значение бита 0? А какому - 1?
- Что такое "битовая глубина"?
- Сколько нужно бит, чтобы представить различимые человеческим глазом оттенки серого?
- Сколько нужно бит, чтобы представить различимые человеческим глазом цвета и оттенки?
- Что такое "цветовое разрешение№ или "цветовая разрешающая способность"? Как Вы думаете, этот термин относится к конкретному изображению, к цветовой модели или к режиму представления изображения на компьютере?
- Почему компьютерные растровые изображения требуют существенных затрат памяти компьютера по сравнению с текстом?
- Что такое "разрешающая способность растра"?
- Сколько Кбайт будет занимать, например, битовый рисунок размером 2000х678 пикселей?
- Почему для хранения полутонового изображения требуется в 8 раз больше памяти компьютера, чем для битового изображения такого же размера?
- Сколько уровней яркости задается у пикселя стандартного полутонового изображения?
- Почему для хранения цветного изображения требуется в три раза больше памяти, чем у полутонового такого же размера?
- Что такое "цветовые каналы"?
- Для чего требуется черная краска в режиме CMYK?
- Объясните понятие "коэффициент генерации черного".
- Для каких целей применима модель Lab?
- В чем смысл наличия режимов изображений в редакторе Adobe Photoshp?
- Какой цветовой модели соответствует индексированный режим?
- Как хранится цвет в индексированном изображении?
- Сколько потребуется бит для хранения, например, индексированного изображения 400х300 пикселей с 57 индексными цветами?
- Когда таблица используемых цветов может не храниться с изображением?
- В каких случаях удобен индексированный режим и когда его нежелательно применять?
Комментариев нет:
Отправить комментарий