Визуализация изображений

Наиболее известны два способа визуализации: растровый и векторный. Первый способ ассоциируется с такими графическими устройствами, как дисплей, телевизор, принтер. Второй используется в векторных дисплеях, плоттерах.

Наиболее удобно, когда способ описания графического изображения соот­ветствует способу визуализации. Иначе нужна конвертация. Например, изо­бражение может храниться в растровом виде, а его необходимо вывести (ви­зуализировать) на векторном устройстве. Для этого нужна предварительная векторизация — преобразование из растрового в векторное описание. Или наоборот, описание изображения может быть в векторном виде, а нужно ви­зуализировать на растровом устройстве — необходима растеризация.

Растровая визуализация основывается на представлении изображения на эк­ране или бумаге в виде совокупности (массива) отдельных точек (пикселов). Вместе пикселы образуют растр.

Для обозначения массива пикселов часто используется термин bitmap (битовая карта). В bitmap каждому пикселу отводится определенное число битов (одинаковое для всех пикселов изображения). Это число назы­вается битовой глубиной пиксела или цветовой глубиной изображения, т. к. от количества битов, отводимых на один пиксел, зависит количество цветов изображения.

Векторная визуализация основывается на формировании изображения на эк­ране или бумаге рисованием линий (векторов) — прямых или кривых. Сово­купность типов линий (графических примитивов), которые используются как базовые для векторной визуализации, зависит от определенного устройства. Типичная последовательность действий при векторной визуализации для плоттера или векторного дисплея такова: переместить перо в начальную точ­ку (для дисплея – отклонить пучок электронов); опустить перо (увеличить яркость луча); переместить перо в конечную точку; поднять перо (уменьшить яркость луча).

Качество векторной визуализации для векторных устройств обуславливается точностью вывода и номенклатурой базовых графических примитивов – ли­ний, дуг, кругов, эллипсов и других.

Доминирующим сейчас является растровый способ визуализации. Это обу­словлено большей распространенностью растровых дисплеев и принтеров. Недостаток растровых устройств – дискретность изображения. Недостатки векторных устройств – проблемы при сплошном заполнении фигур, мень­шее количество цветов, меньшая скорость (в сравнении с растровыми уст­ройствами).

2.2 Растровые изображения и их основные характеристики

Растр – это матрица (массив) ячеек (пикселов). Каждый пиксел может иметь свой цвет. Совокупность пикселов различного цвета образует изображение. В за­висимости от расположения пикселов в пространстве различают квадратный, прямоугольный, гексагональный или иные типы растра. Для описания распо­ложения пикселов используют разнообразные системы координат. Общим для всех таких систем является то, что координаты пикселов образуют дис­кретный ряд значений (необязательно целые числа). Часто используется сис­тема целых координат — номеров пикселов с (0,0) в левом верхнем уголку. Такую систему мы будем использовать и в дальнейшем, ибо она удобна для рассмотрения алгоритмов графического вывода.