Лекция: Источники получения растровых изображений

Существует огромное количество способов создания электронных изображений — начиная от сканирования фотографий или рисунков и заканчивая изготовлением «с нуля» с помощью одного из многочисленных графических редакторов.

Ниже перечислены наиболее распространенные и широкоизвестные средства подготовки растровых изображений, как аппаратные, так и программные:

· сканеры;

· цифровые камеры;

· видеосъемка;

· PhotoCD

· программы генерации текстур и узоров;

· графические редакторы;

· анимационные программы;

· программы для создания трехмерных изображений;

· программы для копирования фрагментов экрана.

Все изображения, которые мы вводим в компьютер при помощи сканирования – растровые.

Векторным изображением в машинной графике принято называть совокупность более сложных и разнообразных геометрических объектов. Номенклатура таких объектов может быть более или менее широкой, но, как правило, в нее включаются простейшие геометрические фигуры (круги, эллипсы, прямоугольники, многоугольники, отрезки прямых и дуги кривых линий). Важнейшая особенность векторной графики состоит в том, что для каждого объекта (или, как мы будем более точно говорить далее, класса геометрических объектов) определяются управляющие параметры, конкретизирующие его внешний вид. Например, для окружности такими параметрами являются диаметр, цвет, тип и толщина линии, а также цвет внутренней области.

Представление векторного изображения в памяти компьютера сложнее, чем точечного (хотя, как правило, при этом оно намного компактнее). Несколько упрощая, можно считать, что оно представляет собой перечень всех объектов, из которых составлено изображение, причем для каждого объекта указано, к какому классу объектов он принадлежит, и приведены значения всех управляющих параметров.

Процесс вывода точечного изображения за экран или бумагу достаточно прост – на экране пикселу соответствует группа из трех частей люминофора, светящихся различными цветами, принтер изображает пикселы капельками чернил или пятнами тонера (красящего порошка). К устройствам, непосредственно фиксирующим векторные изображения, относятся, пожалуй, только достаточно редко встречающиеся вне стен конструкторских бюро графопостроители. Почти всегда векторное изображение перед выводом (или непосредственно в процессе вывода) преобразуется в точечное – в машинной графике этот процесс называется рендерингом.

Рендеринг представляет собой частный случай операции преобразования векторного изоборажения в точечное – растрирования, выполняющийся без сохранения результата в файле.

Из приведенного выше сравнения двух классов изображений может показаться, что с векторными изображениями работать значительно сложнее и что область их применения весьма узкая. Но это не так. Во очень многих случаях решающую роль играют специфические достоинства и недостатки точечных и векторных изображений.

Основной недостаток точечного изображения состоит в фиксированном размере пикселов. Из-за этого при увеличении или уменьшении возникают крайне эффекты. При увеличении или уменьшении возникают крайне нежелательные эффекты. При увеличении изображения между плотно «прижатыми» друг к другу пикселами появляется свободное место. Заполнить его, строго говоря, нечем, кроме размещения на свободных местах копий пикселов, находящихся рядом. Это эквивалентно увеличению размера пиксела при увеличении изображения. Однако сильно увеличивать размер пиксела нельзя – слишком крупные пикселы перестанут сливаться в глазу зрителя в однородное изображение, видимость смыкания разрушится. Этот эффект хорошо известен профессиональным фотографам, которые говорят про чрезмерно увеличенную фотографию – «полезло зерно». И в самом деле, сильно увеличенное точечное изображение приобретает отчетливо видимую зернистую структуру, а это хорошо только при создании специфических художественных эффектов. В машинной графике это явление называется искажениями растрирования. При этом под растрированием понимается процесс преобразования векторного изображения в точечное (или одного точечного изображения в другое со сменой характеристик пикселов).

При уменьшении точечного изображения с сохранением прежнего размера пикселов неизбежно приходится выбрасывать некоторые пикселы, что приводит к потере части содержащейся в изображении информации. Не спасает положения и уменьшение размеров пиксела, поскольку устройства отображения информации (дисплеи, полиграфические машины и принтеры) все равно не могут воспроизводить слишком маленькие пикселы – в результате детали изображения становятся плохо различимыми.

Более того, оказывается, что размеры точечного изображения при сохранении исходного размера пикселов можно увеличивать лишь кратно – в два, три и т.д. раз. Если это условие не соблюдается, на изображении моет возникать муар – волнообразные полосы, точки или клетки. Избавиться от муара, не искажая само изображение, не так-то просто.

Второй, не менее существенный недостаток точечных изображений состоит в отстутствии внутренней структуры, соответствующей структуре изображенных объектов. Попробуем разобраться в этом на примере. Если на точечном изображении мы видим мужчину в галстуке-бабочке и со значком на лацкане, это – результат работы нашего мозга, выделившего в изображении такие объекты, как значок и галстук. Чтобы идентифицировать соответствующие этим объектам пикселы при работе с программой редактирования точечной графики, придется немало потрудиться. Если при работе над изображением необходимо удалить значок, то после этого придется еще как-то заполнять образовавшуются после удаления пикселов значка «дыру» в изображении – фактически, дорисовывать его. Еще больше мороки возникает при необходимости слегка поправить покосившийся галстук.

Третий недостаток точечных изображений – большой объем памяти, требующейся для их хранения. При работе с точечными изображениями высокой четкости и сравнительно большого размера нередки случаи, когда размеры соответствующих им файлов составляют сотни мегабайт. Работа с такими громоздкими объектами зачастую оказывается не под силу даже самым современным и мощным компьютерам.

Векторное изображение существенно более гибкое в работе. Чтобы увеличить или уменьшить его, требуется всего лишь изменить один управляющий параметр изображения в целом – масштаб. При этом размер файла с векторным изображением не увеличится ни на один байт. Внесенные изменения будут учтены при рендеринге, и четкость изображения не пострадает. В отличие от точечного изображения степень структуризации векторного изображения может быть произвольной. Она определяется создающим его художником. Составляя изображение значка на лацкане из двух кругов и текстовой надписи, можно объединить эти объекты в группу и даже дать ей имя «Значок», чтобы потом было легче найти эти объекты. Удаление этой группы приведет к исчезновению значка, но не к возникновению «дыры» на пиджаке – ведь изображение пиджака составлено из других объектов, которые просто станут видны в том месте, где раньше был значок. Не составляет проблемы и «поправить галстук» — достаточно изменить значение угла поворота группы объектов, из которых составлено его изображение.

Размеры файлов с векторными изображениями в большинстве случаев намного меньше размеров файлов с изображениями точечными. В заключение сравнительного анализа классов изображений отметим, что преобразование векторного изображения в точечное (растрирование или рендеринг) представляет собой достаточно простой и абсолютно формальный процесс, выполняющийся большинством программ машинной графики без вмешательства пользователя. Преобразование же точечного изображения в векторное (векторизация или трассировка) в подавляющем большинстве случаев требует не просто вмешательство, а творческого участия пользователя.

Одними из наиболее известных пакетов программ векторной и растровой графики являются соответственно CorelDraw и Adobe Photoshop. Далее в программе практических занятий будет представлены основные элементы графического редактора Adobe Photoshop, который на сегодняшний день является самой популярной компьютерной программой для обработки цифровых фотографий.