Основы растровой графики

Цветовая модель НSВ

Заглавные буквы в названии данной модели не соответствуют конкретным цветам, а символизируют Hue (Цветовой тон), Saturation (Насыщенность) и Brightness (Яркость).

Цветовую модель НSВ можно представить в виде цветового круга (рис. 12.3, б), на котором основные цвета модеои RGB и CMY находятся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплементарного) цвета, при этом он находится между цветами, с помощью которых получен. По краю этого цветового круга располагаются так называемые спектральные цвета или цветовые тона (Hue). Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 °. Эти цвета обладают максимальной насыщенностью.

Насыщенность (Saturation) - это параметр цвета, определяющий его чистоту. Данному параметру соответствует отсутствие (серых) примесей. Уменьшение насыщенности цвета означает его разбеливание. На модели все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентрических окружностях и чем ближе к центру круга, тем все более разбеленные цвета получаются.

Яркость (Brightness) – это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение.

Несмотря на то, что данная модель гораздо ближе к традиционному пониманию работы с цветом, она является достаточно абстрактной, поскольку не существует технических средств для измерения параметров цветового тона и насыщенности непосредственно, в программных приложениях они получаются путем математических расчетов.

Следовательно, недостатком этой модели является необходимость преобразовывать ее в модель RGB для отображения на экране монитора или в модель СМYК для получения полиграфического оттиска.

Растровая графика (raster, bitmapped graphics) - это область цифровой графики, в которой изображение представляется совокупностью пикселов (рис. 12.4)

Рис. 12.4. Пример растрового изображения

Компьютерное растровое изображение представляет собой прямоугольнную матрицу, каждая ячейка которой имеет вид цветового «квадратика» и называется битовой картой (bitmap). Битовая карта представляет собой набор (массив) троек чилен: две координаты пикснла на плоскости и его цвет.

Один из основных параметров этого вида графики – разрешение.

Разрешение (resolution) – это количество дискретных элементов изображения, размещенных в определенную стандартную единицу (обычно дюйм).

Оно является категорией качества и определяет минимальный элемент, с помощью которого создается изображение.

Единицами измерения разрешения для растрового изображения обычно являются ppi (pixels per inch – «пикселов на дюйм), для печатающих устройств –dpi (dots per inch – «точек на дюйм»).

Чем выше разрешение, тем большее количество пикселов содержит изображение и соответственно тем меньше размер отдельного пиксела (изображение с более высоким пространственным разрешением характеризуется большим количеством деталей). Однако более высокое разрешение имеет и негативную сторону – больший размер файла изображения.

За нормальное сейчас принято разрешение 72 пиксела на один линейный дюйм. Оно обычнол используется в электронных документах и Интернете, для качественной полиграфии обычно необходимо ~ 300 пиксела на дюйм.

Часто на стадии редактирования изображения возникает необходимость изменения его размера и разрешения. Для реализации изменения в большинстве современных графических редакторов предусмотрена возможность использования операции Resampling, которая может быть реализована двумя способами: с фиксированным разрешением и с переменным разрешением.

При увеличении или уменьшении размера и/или разрешения изображения число пикселов в изображении увеличивается или уменьшается. В обоих случаях качество изображения ухудшается.

В основе выполнения операции Resampling лежит использование методов интерполирования. Интерполирование – это совокупность математических приемов для определения промежуточных значений функции, если известны только начальные и конечные значения. В программах растровой графики некоторые методы (или алгоритмы) интерполирования применяются для дописывания компьютером недостающих пикселов (для присвоения им значений тона или цвета) при изменении их количества.

Следующим важным параметром битовой карты изображения является глубина цвета (количество бит, которое отводятся на задание цвета пиксела).

Глубина цвета (или яркостное разрешение) характеризуется количеством уровней яркости, которые может принимать отдельный пиксел. Чем выше яркостное разрешение, тем большее число уровней яркости (или оттенков цвета)) будет содержать файл изображения.

Исходя из значения глубины цвета, различают следующие типы изображений:

▪ черно-белые штриховые изображения (bitmap);

На каждый пиксел итакого изображения отводится один бит, а одним битом можно закодировать только два цвета: черный (0) или белый (1) – рис. 12.5.

▪ изображения в градациях серого (grayscale).

Если каждый пиксел кодировать восемью битами, то можно получить 2⁸ = 256 градаций серого, или так называемую серую шкалу (grayscale).

Бит (bit) – это минимальное количество информации, составляющее выбор одного или двух возможных вариантов: «0» или «1». В компьютерной графике служит в качестве единицы глубины цвета.

Рис. 12.5. Пример черно-белого изображения (Bitmap) [1].

Каждый пиксел характеризуется значением яркости, которое изменяется в диапазоне от 0 (четный) до 255 (белый). Такого числа уровней вполне достаточно, чтобы правильно отобразить черно-белое полутоновое изображение.

▪ полноцветное изображение (truecolor).

В этих изображениях каждый пиксел описывается восемью двоичными разрядами, в сумме это составит 24 бита. Это дает возможность закодировать 16,7 млн. оттенков, что достаточно много.

Существуют также их варианта:

▪ дуплексные изображения (duotone);

Классическое дуплексное изображение – это печать одноцветного изображения двумя красками, одна из которых черная, а другая цветная (коричневая, голубая или зеленая). Может использоваться и несколько дополнительных красок. Дополнительные цвета применяются в данном случае для компенсации недостаточного количества тонов, которые может обеспечить печать только одним цветом. При этом дуплексы рассматривают как разновидность полутоновых (не цветных) изображений.

▪ изображения с индексированными цветами (indexed colors)/

Индексированные цветные изображения кодируются в виде так называемых цветовых таблиц (color lookup table, LUT), т.е. серий таблиц цветовых ссылок (индексов) в которых цвета уже предопределены как мелки в коробке пастели.

Индексированные цветные изображения обычно характеризуются глубиной цвета от 2 до 8 бит на пиксел, поэтому используемая палитра может содержать от 2² = 4 до 2⁸ = 256 цветов и оттенков соответственно.

Файл с индексированным изображением содержит заголовок, поясняющий прикладным программам структуру таблицы и способ цветового кодирования для каждого пиксела.

Несмотря на ограниченность палитры индексированные цвета используются в изображениях для Web-страниц.

С разрешением и глубины цвета непосредственно связан и размер графического файла.