Кодування графічної інформації _часть 1_

КОДИРОВАНИЕ ГРАФІЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ

Існує два способи кодування графічної інформації двійковим кодом: растровий і векторний.

Растрове кодування - це представлення зображення у вигляді прямокутної матриці точок (пікселів).

Приклад зображення у вигляді прямокутної матриці точок:

Основним елементом растрової графіки є точка (пік-

Основними характеристиками растрового зображення являют-

Просторова роздільна здатність характеризує кількість пікселів, що становлять зображення. Воно показує кількість пікселів по горизонталі і вертикалі, наприклад 1280 1024 точок, або може показувати кількість точок на одиницю довжину, наприклад 300 dpi (dots per inch - точок на дюйм).

Кольорове дозвіл (інша назва, глибина кольору) показує кількість біт, виділене на кодування кольору одного пікселя.

Колір кожної точки можна виразити цілими невід'ємними числами. Якщо мова йде про чорно-білому зображенні, то ціле невід'ємне число виражає яскравість точки: від 0 (чорний колір) до Max (білий колір). Максимальне значення пікселя Max залежить від колірного дозволу. Нехай колірне дозвіл складає x біт на піксель. Тоді число різних кольорів (або значень яскравості для чорно-білого зображення) становить 2 x. а Max 2 x 1.

Якщо в зображенні використані тільки чорний і білий кольори, то для кодування одного пікселя досить виділити 1 біт пам'яті (глибина кольору: 1 біт на піксель, можливі значення кожного пікселя: 0 і 1, Max 1).

Загальноприйнятим на сьогоднішній день вважається уявлення чорно-білих ілюстрацій з 256 градаціями сірого кольору (глибина кольору: 8 біт на піксель, можливі значення кожного пікселя: 0..255,

Для кодування кольорових зображень довільний колір розкладається на кольорові складові. Спосіб поділу колірного відтінку на складові компоненти називається колірною моделлю. Існує кілька колірних моделей. В якості основних можна виділити дві: RGB і CMYK.

Колірна модель RGB застосовується у всіх пристроях, де зображення розглядається в світлі ( «на просвіт»): моніторах, телевізорах, слайд-проекторах і т.д.

Відповідно до цієї моделі довільний колір розкладається на так звані основні (первинні 1) кольору:

Ця модель є адитивною (підсумовує). Вважається, що при накладенні колірних складових один на одного відбувається складання яркостей, тобто яскравість сумарного кольору збільшується. Інакше кажучи, чим більше інтенсивності компонентів, тим більше світлим виходить відтінок кольору. При найбільш зручному для комп'ютера способі кодування для завдання інтенсивності кожного з основних кольорів виділяється 1 байт (режим кодування True Color). У цьому випадку інтенсивність кожного компонента можна виразити числом від 0 до 255. Приклади кодування квітів по моделі RGB наведені в таблиці 1.

1 Таку назву ці кольори отримали тому, що вони взяті з видимого спектру світла. Якщо розділити видимий спектр світла на 3 рівні частини, то їх можна умовно класифікувати як червону, зелену і синию.

Комбінація значень інтенсивностей основних кольорів (0, 0, 0) відповідає відсутності світіння на екрані монітора (чорний колір), а змішанням усіх основних кольорів в рівних частках утворюється сірий колір, який при великій інтенсивності прагне до білого кольору.

Якщо при кодуванні кольорового зображення по моделі RGB виділяється 1 байт для завдання інтенсивності кожного з основних кольорів, то для одного пікселя потрібно 3 байта. Тоді все в ізо-

браженіі може бути 2 24 16777216 різних кольорів. Такий режим кодування графічних даних називається повнокольоровим (True Color). Застосовується і режим High Color, коли для кодування одного пікселя виділяється 2 байти. В цьому випадку в зображенні може бути 2 16 65536 різних кольорів.

Колірна модель CMYK застосовується в друкувальних пристроях. Отримується з їх допомогою зображення розглядається у відбитому світлі. Чим більше фарби покладено на папір, тим більше світла вона поглинає і менше відображає. Тому тут застосовується модель CMYK, яка є субтрактивной (віднімає). Відповідно до цієї моделі при накладенні колірних складових один на одного відбувається віднімання яркостей, тобто яскравість результуючого кольору зменшується. Інакше кажучи, чим більше інтенсивності компонентів, тим більше темним виходить відтінок.

Колірними складовими моделі CMYK є так звані додаткові (вторинні 2) кольору, а також чорний колір.

Cyan (блакитний 3) = білий - Red = Green + Blue; Magenta (пурпурний 4) = білий - Green = Red + Blue; Yellow (жовтий) = білий - Blue = Red + Green.

Знаючи ці співвідношення, можна зрозуміти, як отримати RGB-коди додаткових квітів (див. Таблицю 2).

Теоретично змішанням трьох основних або трьох додаткових кольорів в рівних частках і при максимумі інтенсивностей утворюється чорний колір. Однак на практиці результат виявляється неприйнятним - виходить невизначений темний колір з відтінком коричневого 5. Тому в розглянуту модель доданий четвертий компонент - чорний колір (blacK 6).

Якби не проблеми зі спектральної частотою барвників, то для друкуючих пристроїв можна було б використовувати модель CMY (без четвертого компонента - чорного кольору). Отримати CMYкод кольору за відомим RGB-коду дуже легко: достатньо просто відняти значення інтенсивностей основних кольорів з максимального значення інтенсивності (в режимі True Color з 255). Отримати ж CMYK-код кольору дуже важко, для цього застосовуються складні ма

2 Додатковими ці кольори називаються тому, що доповнюють основні кольори до білого. А оскільки вони утворюються з первинних, їх називають вторинними.

3 Іноді цей колір називають бірюзовим.

4 Іноді цей колір називають бузковим.

5 Це пов'язано з тим, що компоненти моделі CMYK описують реальні барвники, які завжди містять домішки, тобто не володіють спектральної частотою.

6 Крім версії, що буква «K» в назві моделі CMYK це остання буква слова «black» (чорний), в зв'язку з тим, що перша буква «b» вже «зайнята» в моделі RGB як перша буква слова «blue» ( синій), існує й інша версія. Чорний колір грає в поліграфії дуже важливу, ключову роль, тому іноді пояснюють букву «K» в назві моделі як першу букву слова «key» (ключ).

тематичні алгоритми. Тому розуміти (і запам'ятовувати) CMYKкоди від студентів, які вивчають базовий курс інформатики, не потрібно. Кілька таких кодів наведені в таблиці 3 просто для ілюстрації.

Багато функцій Adobe Photoshop реалізовані в вільно розповсюджується програмному продукті Artweaver.

Переваги растрової графіки:

1. Можливість щодо простого уявлення фотореалістичних зображень Фотографія або картина художника - це складне ізображе-

ня з великою кількістю квітів. При використанні растрового способу кодування зображення просто розбивається на окремі

точки і зберігається колір кожної точки. Векторним способом описати такі зображення важко і часто неможливо. Якщо ж таке завдання вдається вирішити, то обсяг пам'яті, необхідний для такого векторного зображення буде більше, ніж у реєстрового.

2. Можливість автоматичного введення інформації в растровий формат.

Недоліки растрової графіки:

1. Великі обсяги необхідної пам'яті.

Чим більше просторову роздільну здатність, тим більше деталей збережено в цифровому зображенні, тобто комп'ютерне зображення буде більш якісним, але тим більше пам'яті потрібно для зберігання зображення.

Чим більше колірне дозвіл, тим більше різних кольорів може містити зображення, але тим більше потрібно пам'яті.

Якщо взяти один і той же не надто складне зображення (утворене простими геометричними фігурами, однорідними заливаннями, можливо, що містить текст) і закодувати його двома способами: растрових і векторних, то виявиться, що растровий варіант займає набагато більше пам'яті (в десятки, а іноді і в сотні разів більше). Розглянемо, наприклад, відрізок прямої лінії. Чим довше і товщі растрова лінія, тим більше точок вона містить, і тим більше пам'яті для її зберігання потрібно.

2. Труднощі редагування.

ляють в нього нові пікселі, значення яких (яскравість для чёрнобелого зображення або колір для кольорового) розраховуються за спеціальними формулами.