Представление графических данных

Как и любая другая информация, графические данные хранятся, обрабатываются и передаются в закодированном двоичном ко­де, т.е. в виде большого числа бит — нулей и единиц.

Существуют два принципиально разных подхода к представлению (оцифровке) графических данных:

• растровый;

• векторный.

Для оцифровки графических изображений при растровом представлении вся область данных разбивается на множество точеч­ных элементов— пикселей, каждый из которых имеет свой цвет. Совокупность пикселей называется растром, а изображения, которые формируются на основе растра, называются растровыми.Число пикселей по горизонтали и вертикали изображения определяет разрешение изображения. Стандартными являются значения 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024 и др. Каждый пиксель нумеруется, начиная с нуля, слева направо и сверху вниз. Пример представления треугольной области растровым способом показана на рис. 3.1.

 

горизонтальное расширение пиксель

 

Рис. 3.1. Модель растрового представления графических данных

Очевидно, что чем больше разрешение, тем точнее будут формироваться графические контуры, при этом естественно возрастает количество пикселей. Увеличение разрешения по горизонтали и вертикали в два раза приводит к увеличению числа пикселей в четыре раза.

При растровомспособе представления графических данных под каждый пиксель отводится определенное число бит, называемое битовой глубиной и используемое для кодировки цвета пикселя. Каждому цвету соответствует определенный двоичный код (т.е. код из нулей и единиц).

Например, если битовая глубина равна 1, то под каждый пиксель отводится 1 бит. В этом случае 0 соответствует черному цвету, 1 — белому, а изображение может быть только черно-белым. Если битовая глубина равна 4, то каждый пиксель может быть закодирован цветовой гаммой из 16 цветов (24). При битовой глубине 8 каждый пиксель кодируется одним байтом, при этом количество цветов 256. Для качественного представления графических данных в современных компьютерах используются цветовые схемы с битовой глубиной 24 (три байта), 32 (четыре байта) и даже 40 (5 байт), т.е. каждый пиксель может иметь 224, 232, 240 оттенков. Вполне естественно, что с увеличением глубины цвета увеличивается объем памяти, необходимой для хранения графических данных.

Основным недостаткомрастровой графики является большой объем памяти, требуемый для хранения изображения. Это объясняется тем, что запоминается цвет каждого пикселя, общее число которых определяется заданным разрешением, определяющим качество представления графических данных.

При векторномпредставлении графических данных задается и впоследствии сохраняется математическое описание каждого графического примитива — геометрического объекта (отрезка, окружности, прямоугольника и т.п.), из которых формируется изображение. Например, для воспроизведения окружности достаточно запомнить положение ее центра, радиус, толщину и цвет линии. Благодаря этому для хранения векторных графических данных требуется значительно меньше памяти.

Основным недостаткомвекторной графики является невозможность работы с высококачественными художественными изображениями, фотографиями и фильмами, поэтому основной сферой применения векторной графики является представление в электронном виде чертежей, схем, диаграмм и т. п.

Программыдля работы с графическими данными делятся на растровые графические редакторы(Paint, Photoshop) и векторные графические редакторы(Corel Draw, Visio).

Для представления цвета используются цветовые модели (схемы).

Цветовая модель— это правило, по которому может быть вычислен цвет. Самая простая цветовая модель — битовая. В ней для описания цвета каждого пикселя (черного или белого) используется всего один бит. Для представления полноцветных изображений используются более сложные модели.

Цветовая модель RGB(Red - Green - Вlue, красный-зеленый-синий) основана на том, что любой цвет может быть представлен как сумма трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Поскольку интенсивность каждого цвета представляется двоичным числом, то любой оттенок цвета (сочетание трех базовых цветов с разной интенсивностью) выражается набором из трех чисел. На каждое число отводится один байт, поэтому интенсивность одного цвета имеет 256 значений (0-255, чем больше число, тем выше интенсивность цвета), а общее количество оттенков цвета (224) — примерно 16,7 млн. Белый цвет в модели RGBпредставляется как (255, 255, 255), черный — (0, 0, 0), красный (255, 0, 0), синий (0, 0, 255). Желтый цвет является комбинацией красного и зеленого и потому представляется как (255, 255, 0).

Код графического объекта, представленного на рис. 1 при однобитовой цветовой модели (1 соответствует белому цвету, а 0 — черному) показан в табл. 3.2.

Таблица 3. 2