Кодування графічних даних
Основними форматами представлення зображень є растрові і векторні.
У растровому форматі зображення в процесі кодуваннярозбивається на прямокутну матрицю дрібних точок – пікселів (рис. 9). Вони утворюють характерний візерунок, що називають растром.
Рис. 9 Растрове зображення
Кожен піксель характеризується лінійними координатами та індивідуальними властивостями кожної точки (яскравістю, кольором), які можна виразити за допомогою цілих чисел, у тому числі і у двійковому коді.
Параметри растрового зображення:
роздільна здатність зображення (розмір матриці),
розрядність одного піксела (глибина кольору).
Загальноприйнятим вважається використання для представлення чорно-білих ілюстрацій 256 градацій сірого кольору. Тому для кодування яскравості будь-якої точки зазвичай досить 8-розрядного двійкового числа.
Для кодування кольорових графічних зображень застосовується принцип декомпозиції довільного кольору на основні складові. У якості таких складових використовують три основні кольори: червоний (Red, R), зелений (Green, G) і синій (Blue, В), оскільки вважається, що будь-який колір, видимий людським оком, можна одержати шляхом механічного змішування цих трьох основних кольорів. Така система кодування називається системою RGB (по перших буквах назв основних кольорів).
Якщо для кодування яскравості кожної з основних складових кольору використовувати по 256 значень (8 двійкових розрядів), то на кодування кольору однієї точки треба затратити 24 розрядів. При цьому система кодування забезпечує однозначне визначення 16,5 млн різних кольорів, що насправді близько до чутливості людського ока. Режим представлення кольорової графіки з використанням 24 двійкових розрядів називається повнокольоровим (True Color).
Кожному з основних кольорів можна поставити у відповідність додатковий колір, тобто колір, що доповнює основний колір до білого. Неважко помітити, що для кожного з основних кольорів додатковим буде колір, утворений сумою пари інших основних кольорів.
Відповідно, додатковими кольорами є: блакитний (Cyan, С), пурпурний (Magenta, M) і жовтий (Yellow, Y). Принцип декомпозиції довільного кольору на складові компоненти можна застосовувати не тільки для основних кольорів, але і для додаткових, тобто будь-який колір можна представити у виді суми блакитної, пурпурної і жовтої складових. Такий метод кодування кольору прийнятий у поліграфії, але в поліграфії використовується ще і четверта фарба — чорна (Black, К). Тому дана система кодування позначається чотирма літерами CMYK (чорний колір позначається буквою К, тому, що буква В вже зайнята блакитним кольором). Для представлення кольорової графіки в цій системі треба мати 32 двійкових розряди. Такий режим теж називається повнокольоровим (True Color).
Якщо зменшити кількість двійкових розрядів для кодування кольору кожної точки, то можна скоротити обсяг даних, але при цьому діапазон кольорів помітно скорочується. Кодування кольорової графіки 16-розрядними двійковими числами називається режимом High Color.
При кодуванні інформації про колір за допомогою 8 біт даних можна передати тільки 256 колірних відтінків. Такий метод кодування кольору називається індексним. Оскільки 256 значень недостатньо, щоб передати весь діапазон кольорів, доступний людському оку, то код кожної точки растра виражає не колір сам по собі, а тільки його номер (індекс) в довідковій таблиці, яка називається палітрою. Зрозуміло, ця палітра повинна прикладатися до графічних даних — без неї не можна правильно відтворити інформацію на екрані чи папері.
У векторному форматі зображення формується із примітивних об'єктів (примітивів), таких як лінія, крива, крапка, прямокутник, коло, параметричні криві, залитих певним кольором або шаблоном, зв'язних областей, набраних певним шрифтом уривіви тексту і т. ін. Для пересічних примітивів задається порядок, в якому один з них перекриває інший. Кожен примітив описується за допомогою математичних формул своїми геометричними координатами. Координати примітивів бувають як дво-, так і тривимірними (рис. 10 а, б). Для тривимірних зображень, природно, набір примітивів розширюється, в нього включаються і різні поверхні - сфери, еліпсоїди і їх сегменти, параметричні різноманіття і ін.
|
|
|
|
а) двовимірне |
б) тривимірне |
Рис. 10 Векторнезображення
Двомірні векторні формати гарно підходять для представлення креслень, діаграм, шрифтів і відформатованих текстів. Такі зображення зручно редагувати - зображення і їх окремі елементи легко піддаються масштабуванню і іншим перетворенням. Приклади двомірних векторних форматів - Postscript, PDF (Portable Document Format), WMF (Windows Metafile), PCL (Printer Control Language). Прикладом векторного представлення анімаційних зображень є Macromedia Flash. Тривимірні векторні формати широковикористовуються в системах автоматизованого проектування і для генерації фотореалістичних зображень методами трасування променів і т. ін.
Проте перетворення реальної сцени (наприклад, отриманої оцифруванням відеозображення або скануванням фотографії) у векторний формат є складним завданням. Програми-векторізатори існують, але споживають дуже багато ресурсів, а якість зображення у багатьох випадках виходить низькою. Більш практичним для цих цілей виявився підхід, який використовує більшість сучасних пристроїв візуалізації - растрові дисплеї.