Растровые изображения и их основные характеристики

Растр — это матрица ячеек (пикселов). Любой пиксел имеет свой цвет. Совокупность пикселов различного цвета образует изображение.

Для описания расположения пикселов используют разно­образные системы координат. Чаще всего использу­ется система целых координат — номеров пикселов с (0, 0) в левом верхнем углу.

Растр имеет такие характеристики:

Тип растра — расположение пикселов в пространстве. Различают квадратный, прямоугольный, гексагональный и др. типы растра, рис. 3.1. В компьютерной технике наиболее распространен квадратный растр. Прямо­уголь­ный растр использовался в старых дисплейных системах (CGA, VGA и др.). Гексагональный растр используется в полиграфии.

Размер растра обычно измеряется количеством пикселов по горизонтали и вертикали, рис. 3.2.

Рисунок 3.1 – Примеры квадратного (а), прямоугольного (б) и гексагонального (в) растров

Рисунок 3.2 – Система координат и размер растра

Форма пикселов растра определяется особенностями устройства графического вывода (рис. 0.3). Например, пикселы могут иметь форму прямо­угольника или квадрата, которые по размерам равны шагу растра (дисплей на жидких кристаллах); пикселы могут иметь кру­глую форму и по размерам могут не равняться шагу растра (принтеры).

Рисунок 3.3- Различные формы и размеры пикселов

Разрешающая способность растра характеризует расстоя­ние между соседними пикселами — шаг дискретной сетки растра. Разрешающую способ­ность измеряют количеством пикселов на единицу длины. Наиболее популяр­ная единица измерения — dpi (dots per inch) — количество пикселов в одном дюйме длины (2,54 см).

Глаз человека с нормальным зрением способен различать объекты с угловым размером около одной минуты. Если расстояние между отдельными точками (пикселами) мало, то эти точки уже не вос­принимаются как отдельные точки. Если считать расстояние, с которого человек обычно разглядывает печатные документы, равным 300 мм, то можно оценить минимальную разрешающую способность, при которой уже не заметны отдельные пикселы, как примерно 300 dpi. Ла­зерные черно-белые принтеры полностью удовлет­воряют такому требованию.

Дисплеи обычно рекомендуется разглядывать с расстояния не ближе 0,5 м. В соответст­вии с приведенной выше оценкой минимальной разрешающей способности расстоянию 0,5 м соответствуют приблизительно 200 dpi.

Количество цветов (глубина цвета) — важная характеристика любого изображения, не только растрового. В соответствии с психофизиологическими исследованиями, глаз челове­ка способен различать 350 000 цветов. Классифи­ци­руют изображения следующим образом:

— двухцветные (бинарные) — пиксел может принимать один из двух цветов (обычно черный или белый). При этом на каждый пиксел приходится 1 бит памяти; двухцветные изображения обычно используются при печати на лазерном или другом нецветном принтере.

— полутоновые — градации яркости серого или другого цвета. Для передачи реалистических черно-белых изображений (например, фотографий) обычно используют 256 градаций яркости — при этом для кодирования информации о пикселе необходим 1 байт (8 бит) памяти.

— цветные изображения — пиксел может принимать различные цвета и оттенки; в зависимости от количества бит памяти, приходящихся на 1 пиксель, глубина цвета может составлять 8 (3 бита), 16 (4 бита), 256 (8 бит), 65 536 (16 бит) 16 777 216 (24 бита) и 4 294 967 296 (32 бита). Первые три из указанных используются для создания упрощенных, а последние два — фотореалистичных изображений. Глубина в 65 536 цветов позволяет создать и обрабатывать изображение, близкое к фотореалистичному, при меньших затратах памяти и машинного времени.