Визуализация изображений. Основные понятия

Наиболее известны два способа визуализации: растровый и векторный. Первый используется в таких графических устройствах, как дисплей, телевизор, принтер, второй – в векторных дисплеях, плоттерах.

Оптимально, если способ описания графического изображения соответствует способу визуализации. В противном случае требуется конвертация: при выводе растрового изображения на векторном устройстве используется векторизация; при выводе векторного изображения на растровом устройстве – растеризация (растрирование).

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

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

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

В настоящее время наиболее распространен растровый способ визуализации, что связано с преобладанием растровых дисплеев и принтеров. Главный недостаток растровых устройств – дискретность изображения. Недостатки векторных устройств – проблемы при сплошном заполнении фигур, меньшее по сравнению с растровыми устройствами количество цветов, меньшая скорость визуализации.

Растр – это матрица 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 различные системы координат. Общим для всех таких систем является то, что координаты пикселов образуют дискретный ряд значений (необязательно целые числа). В компьютерных графических системах наиболее широкое распространение получила система целых координат – номеров пикселов с (0, 0) в левом верхнем углу.

Основные геометрические характеристики растра

Разрешающая способность растра характеризует расстояние между соседними пикселами. Измеряется разрешающая способность растра количеством пикселов на единицу длины, обычно используется единица измерения ppi (pixel per inch) – количество пикселов в дюйме (1 дюйм ≈ 2,54 см).

Размер растра определяется количеством пикселов по горизонтали и вертикали. Для компьютерных графических систем наиболее удобным является растр с одинаковым размером по горизонтали и вертикали: ppiX = ppiY. В противном случае возникают проблемы при выводе изображений. Например, если растр прямоугольный (как в устаревших мониторах EGA), окружность на экране может выглядеть как эллипс.

Форма пикселов растра определяется особенностями устройства графического вывода и может быть прямоугольной, квадратной (дисплей) или круглой (принтеры).

Количество цветов (глубина цвета) – одна из важнейших характеристик растра. По количеству цветов различают следующие виды изображений:

● двухцветные (бинарные) – 1 бит на пиксел (чаще всего это черно-белые изображения);

● полутоновые. Используют градации серого или какого-то другого цвета, например 256 градаций – 1 байт на пиксел;

● цветные изображения. Используют от 2 бит на пиксел и выше.

Глубина цвета 16 бит на пиксел (65 536 цветов) соответствует палитре High Color; 24 бит на пиксел (16б7 млн цветов) – True Color. В современных компьютерных графических системах используется и большая глубина цвета – 32, 48 и более бит на пиксел.