1. Методы представления графической информации

Традиционно используются два метода представления графической информации – растровый и векторный. При представлении графической информации в растровом виде используется технология хранения информации о каждом пикселе (pixel- picture element); пиксел является неделимой единицей - точкой изображения, данные обычно хранятся последовательно в формате одномерного массива, а ширина и высота изображения в пикселах описываются в заголовке файла), сохраняются данные о цвете (в единицах 21=2 цвета, 28=256 цветов и т.д.; также сохраняется информация о палитре – текущей таблице соответствий представляемого цвета и его кода). При моделировании объемных (трехмерных) объектов используется воксел (voxel – volume picture element).

Историческим аналогом данного метода явилась, вероятно, давно отработанная технология передачи и приема телевизионных изображений (такая же технология применяется при сканировании изображений). Типичным представителем этой методики является входящий в штатное cистемное ПО фирмы MS пакет Microsoft Paint; в настоящее время практически все графические редакторы поддерживают растровую графику. Практически все современные системы сохранения движущихся изображений (movie) используют растровый способ представления графической информации.

Вторым методом представления графических изображений является векторный способ. При этом неделимой единицей является вектор – определяемая начальной и конечной координатами прямая линия; атрибутами являтся цвет (включая палитру), толщина, тип (сплошная, штрих-пунктирная и т.д.) линии. Вырождением линии (вектора) является точка (фактически растровый способ представления графической информации).

На основе векторов строятся и более сложные графические примитивы – дуги, овалы, гладкие линии произвольной формы и т.д. Данный метод является естественным для представления информации в виде чертежей, типичным представителем является пакет создания чертежной документации AutoCAD (соответствующие файлы формата DXF являются текстовыми и содержат описания графических примитивов в векторном виде); другим представителем пакетов векторной графики является CorelDraw (www.corel.com). Размеры файлов при векторном способе обычно значительно меньше, скорость же отрисовки изображений на устройствах вывода практически не отличается. Это объясняется почти 100% применением растровых дисплеев (применение векторных дисплеев в настоящее время ограничено), при этом изображение любых векторных примитивов сводится к (программной) конвертации в растровый формат; используется линейная или круговая интерполяция путем ‘засвечивания’ ближайших к вектору точек растра по методу Брезенхама (Bresenham).

Заметим, что векторные графопостроители в настоящее время широко распространены и хорошо согласуются (по форматам передаваемых данных) с технологией векторной графики.

Конвертация между двумя указанными видами представления графической информации тривиальна лишь при переходе от векторной к растровой графике (метод Брезенхама), обратный переход требует значительных ухищрений (известны, например, конверторы сканированных растровых

изображений в векторный формат AutoCAD’а; при этом особенная сложность заключается в распознавании участков растра в районе ‘стыковки’ векторов, что обычно требует вмешательства оператора).

Существенно различаются для векторной и растровой графики процедуры линейного масштабирования. Если объекты векторной графики масштабируются элементарно, масштабирование растровой графики существенно сложнее (примитивное масштабирование в этом случае приводит лишь к превращению пикселов в прямоугольные образования) – применяются специальные алгоритмы заполнения и сглаживания. Однако эти и более сложные (нелинейные преобразования) легко реализуются вычислительными возможностями ПЭВМ. Более сложные функции класса повышения резкости, оконтуривания, выделения градиентов и

областей с заданными свойствами и др. определены лишь для растровой графики; большой набор предопределенных фильтров для подобных преобразований доступен в пакете Adobe Photoshop (www.adobe.com), задаваемые пользователем фильтры удобноприменимы в пакете Paint Shop Pro (фирма Jasc, Inc).

Одна из простых операций такого рода – локальная цифровая фильтрация, осуществляемая путем взвешенного суммирования яркостей пикселов, находящихся в некоторой окрестности текущего пиксела.