Raster grafik

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 19 december 2019; kontroller kräver 23 redigeringar .

Rasterbild ( lat. rastrum - skrapa, rake) - en bild som är ett rutnät (mosaik) av pixlar - färgade punkter (vanligtvis rektangulära) på en bildskärm och andra visningsenheter.

De viktiga egenskaperna hos en bild är:

Bildstorlek i pixlar - kan uttryckas som antalet pixlar i bredd och höjd (800 × 600, 1024 × 768, 1600 × 1200 pixlar, etc.) eller som det totala antalet pixlar. En bild på 1600 × 1200 pixlar består alltså av 1 920 000 pixlar, vilket är ungefär 2 megapixlar.
Antalet färger som används eller färgdjupet (dessa egenskaper har följande samband: , där är antalet färger, är färgdjupet); $N=2^{k}$ $N$ $k$
Färgrymd ( färgmodell ) - RGB , CMYK , XYZ , YCbCr , etc.;
Bildupplösning är ett värde som bestämmer antalet punkter (rasterbildselement) per ytenhet (eller längdenhet). Ej att förväxla med bildrutnätsstorlek.

Rastergrafik redigeras med rastergrafikredigerare . Rastergrafik skapas direkt i en rasterredigerare, kameror, skannrar, såväl som genom att exportera från en vektorredigerare eller som skärmdumpar .

Fördelar

Rastergrafik låter dig skapa nästan vilken ritning som helst, oavsett komplexitet, till skillnad från vektorgrafik.
Prevalens – rastergrafik används nu nästan överallt: från små ikoner till affischer.
Hög bearbetningshastighet för komplexa bilder om ingen skalning efterfrågas.
Rasterrepresentationen av en bild är naturlig för de flesta input-output-enheter för grafisk information, såsom monitorer (med undantag för vektorutgångsenheter), punktmatris- och bläckstråleskrivare, digitalkameror, skannrar och mobiltelefoner.

Nackdelar

Stor datastorlek för enkla bilder med ett stort antal punkter.
Oförmågan att skala samtidigt som den ursprungliga detaljnivån bibehålls.
Omöjligheten att skriva ut på en vektorplotter utan ytterligare bildmanipulationer.

På grund av dessa brister rekommenderas vektorgrafik för att lagra enkla ritningar .

Format

Rasterbilder lagras vanligtvis i komprimerad form. Beroende på typen av komprimering kan det vara eller inte vara möjligt att återställa bilden exakt som den var före komprimeringen ( förlustfri komprimering respektive förlustfri komprimering ). Ytterligare data kan också lagras i den grafiska filen: om författaren till filen, kameran och dess inställningar, antalet punkter per tum vid utskrift, platsen (om bilden är en ögonblicksbild), programvaran som används för förberedelse , etc. EXIF används ofta för dessa ändamål. .

Förlustfri komprimering

Använder komprimeringsalgoritmer baserade på informationsredundansminskning .

BMP eller Windows Bitmap - Används vanligtvis utan komprimering, även om RLE- algoritmen kan användas .
GIF (Graphics Interchange Format) är ett föråldrat format som inte stöder mer än 256 färger åt gången. Fortfarande populärt på grund av att animationsstöd saknas i ren PNG , även om programvaran börjar stödja APNG .
PCX är ett föråldrat format.
PNG (Portable Network Graphics) är ett bitmappsformat baserat på Deflate- komprimeringsalgoritmen .
JPEG-LS i förlustfritt komprimeringsläge - algoritmen använder adaptiv förutsägelse av det aktuella pixelvärdet i miljön, inklusive redan kodade pixlar.
Förlustfri JPEG är en snabb men ineffektiv komprimeringsalgoritm som använder (när du korsar bilden pixel för pixel från vänster till höger, uppifrån och ned) en enkel icke-adaptiv förutsägelse av det aktuella pixelvärdet från värdena för toppen, vänster, och övre vänstra pixlarna.

Förlustig komprimering

Baserat på avvisande av en del av informationen, som regel den minst uppfattas av ögat.

JPEG är ett mycket använt bildformat. Komprimering använder uppdelningen av bilden i block, kvantiseringen av de rumsliga spektrala komponenterna i varje block av bilden, följt av deras kodning med entropi . En detaljerad undersökning av en mycket komprimerad bild visar suddiga skarpa kanter och en karakteristisk moaré nära dem. Vid låga kompressionsförhållanden är den återställda bilden visuellt omöjlig att skilja från originalet.

Övrigt

TIFF stöder ett brett utbud av färgdjupsförändringar, olika färgrymder, olika komprimeringsinställningar (både förlorade och utan), etc.
Raw -formatet lagrar information som erhålls direkt från matrisen för en digitalkamera eller liknande enhet, utan att tillämpa några transformationer på den, såväl som kamerainställningar. Låter dig undvika förlust av information när du tillämpar olika transformationer på en bild (förlust av information uppstår som ett resultat av avrundning och pixelfärgen går utöver de tillåtna värdena). Används vid fotografering under svåra förhållanden (svagt ljus, oförmåga att ställa in vitbalansen etc.) för efterföljande bearbetning på en dator (vanligtvis i manuellt läge). Nästan alla semi-professionella och professionella digitalkameror låter dig spara Raw-bilder. Filformatet varierar från modell till tillverkare, det finns ingen enskild standard för alla Raw-bilder.

Historik

De första datorerna hade inga separata sätt att arbeta med grafik, men de användes redan för att hämta och bearbeta bilder. Genom att programmera minnet hos de första elektroniska maskinerna, byggda på basis av lagringskatodstrålerör, var det möjligt att få en rasterbild.

1961 ledde programmeraren S. Russell projektet att skapa det första datorspelet med grafik. Skapandet av spelet " Spacewar " ("Space Wars") tog cirka 200 mantimmar. Spelet skapades på en PDP-1- maskin .

År 1963 skapade den amerikanske forskaren Ivan Sutherland mjukvaru- och hårdvarusystemet Sketchpad, som gjorde det möjligt att rita punkter, linjer och cirklar på ett rör med en digital penna. Grundläggande åtgärder med primitiver stöddes: flytta, kopiera, etc. Detta var faktiskt den första rasterredigeraren som implementerades på en dator. Programmet kan också kallas det första grafiska gränssnittet, och det var sådant redan innan termen själv dök upp.

I mitten av 1960-talet. det skedde utvecklingar inom industriella tillämpningar av datorgrafik. Så, under ledning av T. Mofett och N. Taylor, utvecklade Itek en digital elektronisk ritmaskin. 1964 introducerade General Motors det datorstödda designsystemet DAC-1, utvecklat i samarbete med IBM.

1968 skapade en grupp under ledning av Konstantinov N. N. en matematisk datormodell av en katts rörelse. BESM-4-maskinen, som körde det skrivna programmet för att lösa differentialekvationer, ritade den tecknade filmen "Kitty", som för sin tid var ett genombrott. En alfanumerisk skrivare användes för visualisering. Datorgrafik upplevde betydande framsteg med tillkomsten av möjligheten att lagra bilder och visa dem på en datorskärm.