Представление изображений

Наиболее распространенные из существующих методов представления изображений можно разделить на две категории: растровые методы и векторные методы. При растровом методе изображение представляется как совокупность точек, называемых пикселями (pixel – picture element, элемент изображения). Векторные методы представляют изображение в виде совокупности примитивов – элементарных составляющих, таких как отрезки прямых линий, дуг, задаваемых формулами.

Растровая графика

Растр (bitmap – растровый массив) состоит из пикселей. Понятие это многозначное. Пикселем называют отдельный элемент растрового изображения, отдельную точку экрана (видеопиксель), точку на изображении, напечатанном на принтере. На экране цвет пикселя получается смешением основных цветов в соответствии с моделью RGB. Аппаратура с высокой степенью точности дозирует количество и яркость светящихся частиц, окрашенных в красный, зеленый и синий цвет. На принтере цвет пикселя получают в соответствии с моделью CMYK, как было описано выше.

Изображение, которое мы видим на экране, хранится в видеопамяти в закодированном двоичном виде. Устройство, называемое видеоадаптером, отображает содержимое видеопамяти на мониторе. Способ кодирования зависит от коэффициента прямоугольности изображения, т.е. количества пикселей по горизонтали и вертикали монитора (screen resolution), и от глубины цвета, т.е. количества битов, используемых для представления цвета каждого пикселя (color quality).

В настоящее время обычны разрешения экрана 640480, 800600, 1024768, 12801024. Пиксель при таком разрешении практически квадратный. Раньше широко использовались разрешения 320200, 324240, 600400, в которых пиксель имел прямоугольную форму, и для получения реалистичного изображения приходилось вводить специальные поправки.

Битовая глубина в 1 бит позволяет кодировать два цвета (0 – «черный», 1 – «белый»), зато одного байта достаточно для кодирования восьми пикселей. При разрешении экрана 320200 имеем 64000 пикселей, значит, потребуется всего 8000 байтов для хранения черно-белого изображения. Битовая глубина, равная двум битам позволит представить четыре цвета (00, 01, 10, 11), четырех битовая глубина достаточна для представления шестнадцати цветов, восьми битовая – 28 = 256 цветов. Восьмибитовая глубина вместе с разрешением экрана 320200 дает самую простую кодировку: каждый байт кодирует один пиксель, всего 64000 пикселей, что составляет один сегмент памяти.

Например, изображение 88 пикселей при однобитовой глубине можно закодировать восемью байтами:

7	6	5	4	3	2	1	0	Двоичный код	Шестнадцатеричное представление	Десятичное представление
								11111000	F8	248
								00100000	20	32
								00101110	2E	46
								00101010	2A	42
								00101110	2E	46
								00001000	8	8
								00001000	8	8
								000000000	0	0

Если этот же рисунок представить в восьмибитовой глубине (256 цветов – по одному байту на цвет), то потребуется 64 байта.

Гораздо сложнее кодируется полноцветное изображение согласно модели RGB. Если на значение каждой составляющей выделить один байт, получим три байта на пиксель, т.е. битовая глубина равна двадцати четырем. Всего можно будет представить 2²⁴ цветов. Это составляет примерно 16 миллионов цветов, и о них говорят как о «естественных цветах», так как человеческий глаз не в состоянии различить близкие оттенки в этом конечном наборе цветов. Для представления числа цвета используют 32-х битовую глубину – удобство, связанное со степенями двойки. В этих случаях в памяти по отдельности представляются «плоскости» красного, зеленого и синего цвета, формирующие картинку на экране монитора. Четвёртый байт имеет служебное значение. В нём, например, может храниться информация о палитре. Цвет представляется 32-х битовым числом и обычно записывается шестнадцатеричной константой в виде BBGGRR. Например, 0x00FFFF задаст желтый цвет.