Пиксели и координаты.

В комп. графике для указания местоположения объекта используются математические координаты. Но устройство отображения – это реальный физический объект, поэтому существует разница между физическими и логическими пикселями:

• Физические – это наименьшие физические элементы поверхности отображения, которые можно обработать аппаратным или программным способом, т.е. это те реальные точки, которые мы видим на устройствах вывода. На практике отдельный пиксель состоит из более мелких элементов. В аналоговых устройствах это по-разному окрашенные тоски, которые человеческий глаз видит как единый пиксель. (На принтере бывает разрешение: 300 dpi – dots per inch)

• Логические – подобны математическим точкам, имеют местоположение, но не занимают физического пространства, поэтому при отображении значение логических пикселей из растровых данных в физические пиксели экрана должны учитываться как размер, так и положение физических пикселей.

Устройства, которые способны достичь или даже превысить возможности цветовосприятия человеческого глаза (224 цветов), отображают так называемый true color. 215 или 216 – такие устройства отображают hicolor.

Отображение цветов.

Набор цветов, который задается набором пиксельных значений в файле, может отличаться от того, которое способно отобразить устройство вывода. Задача согласования набора цветов решается программной визуализации, которая осуществляет преобразование цветов из заданных в файле в цвета устройства отображения. Существует 2 варианта такого отображения:

1. когда количество цветов, заданное пиксельными значениями в файле, значительно меньше количества цветов, которое способно отобразить устройство вывода. В этом случае программа визуализации выбирает для каждого цветоисточника соответствующий цвет адресата. Данные с 3-мя битами на пиксель (8 цветов) отобразим на 256 цветов:

программа визуализации без труда воспроизведет на выводящем устройстве исходные данные, если цвета исходного растра и устройства равномерно распределены среди всех возможных цветов.

2. когда устройство вывода способно отобразить меньшее количество цветов, чем в исходных данных. В этом случае программа визуализации должна сопоставить наборы цветов источника и адресата и привести количество цветов, имеющихся в данных в соответствии с тем количеством, которое способно отобразить устройство-адресат.

При таком сопоставлении цветов происходит потеря данных, и этот процесс называется квантованием. Если исходное изображение содержит больше цветов, чем способно отобразить устройство-адресат, то квантование приводит к появлению нежелательных эффектов – артефактов квантования. Примеры: муар, появление дополнительных контуров и цветов в конечном изображении. Иногда артефактам находят применение: один из типов квантования называется сверткой и используется для удаления шумов с изображения.

Пиксельные данные и палитры.

Изображение, которое хорошо визуализируется в черно-белом исполнении – это чертежи, текст, несложные вставки – их логичнее хранить в виде однобитовых данных. Пиксельные значения, содержащие более одного бита на пиксель иногда представляется набором индексов в палитре цветов, хотя чаще используется непосредственное представление цвета.

Палитра (карта цветов, карта индексов, таблица перекодировки) представляет собой одномерный массив цветовых величин. С помощью палитры цвета задаются косвенно, посредством указания их позиции в массиве. При использовании палитры данные записываются в файл в виде последовательности индексов, что позволяет значительно сократить объем пиксельных данных. Растровые изображения, в которых используется такой способ представления цветов, использовали псевдо цветную или косвенную запись. Палитра почти всегда сохраняется в тот же самый файл, где и остальные растровые данные.

На практике каждый элемент палитры занимает 24 бита или 3 байта. Цветовые модели часто базируются на трех первичных цветах. Именно этим объясняется использование 3-ех битов для хранения данных объем памяти в байтах, занимаемый палитрой, обычно в 3 раза больше, чем максимальное количество определяемых его цветов.

16 цветов*3 байта=48 битов информации

256 цветов*3 байта=768 битов

320*200 пикселей*3 байта=192 Кбайта

320*200*1 байт=64 Кбайта (при использовании палитры)+768 байтов=64768 байтов.

Если сохранять напрямую 3-ех байтовую цветовую информацию для каждого пикселя и использовать 256 цветов, то пиксельное значение растра 320*200 будет 192 Кбайта. Если же это же изображение сохранять с использованием палитры из 256 цветов, то для каждого пикселя в растре потребуется только 1 байт, содержащий значение индекса от 0 до 255. Размер такого же файла 320*200 пикселей с использованием палитры будет 64768 байтов. Если объем растровых данных в файле не велик или цветов в палитре очень много, то включение палитры приводит к обратному результату: объем растровых данных не уменьшится, а увеличится. Косвенное задание цвета с использованием палитры имеет несколько преимуществ:

• Если нужно знать реальное количество цветов, сохраненных в изображении, то достаточно прочесть палитру и определить какие из ее элементов используются, а какие просто повторяют другие или установлены нулем.

• С помощью палитр очень удобно изменять цвета изображения.

Недостатки палитры: использование палитры целесообразно лишь для сохранения небольшого количества цветов (обычно от 256). Изображение, содержащее больше 256 цветов целесообразно сохранять в формате без использования палитры.