9. Растровая и векторная графики

9.1. Растровая графика

Растровым изображением называется изображение, представленное двумерным массивом точек (пикселей), каждая из которых имеет свой цвет. В монохромных, или бинарных растровых изображениях любая точка может иметь только один из двух цветов: чёрный или белый. Эти точки называются растровыми точками.

Растровые изображения могут быть получены сканированием оригинального изображения с бумаги, преобразованием видеоизображения специальным декодером или с помощью программы редактора растра. К таким программам относятся: Paint, Fractal Design Painter, Corel Photo-PAINT, и др.

Основное достоинство растровой графики заключается в высоком фотографическом качестве изображения. К недоставкам можно отнести большой размер файлов и потерю качества при масштабировании изображения.

9.2. Форматы растровой графики

К форматам файлов растровой графики относятся: BMP, TIFF, GIF, JPEG и другие (этими сокращениями обычно указываются расширения файлов). Рассмотрим каждый из перечисленных форматов.

Формат файла BMP (сокращенно от Bitmap)  это основной формат растровой графики для Windows, поскольку он наиболее близко соответствует внутреннему формату Windows, в котором эта система хранит свои растровые массивы. Для имени файла, представленного в BMP-формате, чаще всего используется расширение BMP, хотя некоторые файлы имеют расширение RLE, означающее run length encoding (кодирование длины серий). Расширение RLE имени файла обычно указывает на то, что произведено сжатие растровой информации файла одним из двух способов сжатия RLE, которые допустимы для файлов BMP-формата.

В файлах BMP информация о цвете каждого пикселя кодируется 1, 4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксель). Числом бит/пиксель, называемым также глубиной представления цвета, определяется максимальное число цветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксель может иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксель  более 16 млн. различных цветов.

TIFF (Tagged Image File Format) – формат файлов изображения, снабженных тегами. Это один из самых сложных форматов растровой графики. Каждый файл начинается заголовком файла изображения (IFH), важнейший элемент которого  каталог файла изображения (IFD, Image File Directory)  служит указателем к структуре данных. IFD представляет собой таблицу для идентификации одной или нескольких порций данных переменной длины, называемых тегами. Теги хранят информацию об изображении.

В спецификации формата файлов TIFF определено более 70 различных типов тегов. Например, тег одного типа хранит информацию о ширине изображения в пикселях, другого  информацию о его высоте. В теге третьего типа хранится таблица цветов (при необходимости), а тег четвертого типа содержит сами данные растрового массива. Изображение, закодированное в файле TIFF, полностью определяется его тегами, поэтому этот формат файла легко расширяется, поскольку для придания файлу дополнительных свойств достаточно определить дополнительные типы тегов.

Несмотря на свою сложность, файловый формат TIFF остается одним из лучших для передачи растровых массивов с одной платформы на другую благодаря своей универсальности, позволяющей кодировать в двоичном виде практически любое изображение без потери его визуальных или каких-либо иных атрибутов.

GIF (Graphics Interchange Format)  формат обмена графическими данными (произносится «джиф»). Основные достоинства GIF заключаются в широком распространении этого формата, его компактности и небольшом объёме файлов. Недостаток этого формата заключается в том, что в изображениях, хранящихся в виде GIF-файла, не может быть использовано более 256 цветов.

JPEG (Joint Photographic Experts Group  Объединенная экспертная группа по фотографии, произносится «джейпег») был разработан компанией C-Cube Microsystems как эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, получаемых при сканировании фотографий с многочисленными, едва уловимыми (а иногда неуловимыми) оттенками цвета. Самое большое отличие формата JPEG от других рассмотренных здесь форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями информации. Алгоритм сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями часть информации об изображении стирается, чтобы достичь большего коэффициента сжатия. Распакованное изображение JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно, но эти различия незначительны и их практически визуально невозможно обнаружить.

Распространенные форматы файлов растровой графики, рассмотренные выше, представлены в табл. 6.

Таблица 6 – Распространённые форматы файлов растровой графики

Формат	Максимальное число бит/пиксель	Максимальное число цветов	Максимальный размер изображения, пиксель	Методы сжатия
BMP	24	16777216	65535  65535	RLE*
GIF	8	256	65'535  65535	LZW
JPEG	24	16777216	65535  65535	JPEG
TIFF	24	16777216	всего 4294967295	LZW, RLE и другие*

* Сжатие выполняется факультативно.

9.3. Векторная графика

Векторная графика  это изображения, состоящие из геометрических объектов, таких как прямые линии, дуги, окружности, эллипсы, прямоугольники.

Достоинства векторной графики:

• изображения занимают относительно небольшой размер;

• векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.

Недостатки векторной графики:

• векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества;

• векторные изображения иногда не распечатываются или выглядят на бумаге по-другому, чем на экране.

Программы, работающие с векторной графикой:

• Corel Draw. Специализированная программа для создания изображений и анимации в формате cdr.

• Macromedia Free Hand. Специализированная программа для создания векторных изображении в формате h10.

• Macromedia Flash. Программа, предназначенная для создания анимации специально для Интернет в формате swf и fla.

Современная векторная графика  это не только геометрические фигуры, разбавленные текстом. Векторные программы  это мощные инструменты с возможностью создания фотореалистичных коллажей. Граница между векторной и растровой графикой постепенно исчезает. То, что было доступно только в растровых редакторах, сегодня могут применять пользователи таких пакетов, как Adobe Illustrator 9, Expression 2, Deneba Canvas 8.

В векторных программах удобно работать с текстом, легче создавать геометрические фигуры и управлять цветом. Векторные программы называются иллюстративными.

Примеры растрового и векторного изображений показаны на рисунке 14.

Рисунок 14 – Растровое и векторное изображения