Цифрове зображення

Цифрове зображення - масив даних, отриманий шляхом дискретизації (аналого-цифрового перетворення) оригіналу. Після кодування за допомогою певного алгоритму і запису на носій, цей масив даних стає файлом.

У сучасному процесі поліграфічного виробництва всі ілюстрації й елементи оформлення представлені цифровими зображеннями різних типів. Цифрові зображення за способом дискретизації оригіналу поділяються на растрові, векторні та змішаного типу.

Растровий тип

До растрових зображень відносять двовимірні масиви даних (матриці пікселів), кожен елемент яких представляє ділянку оригіналу з усередненим колірним показником.

Растрові зображення отримують двома способами. Перший - сканування оригіналу - проводиться за допомогою особливого пристрою - сканера - в якому кожен оптичний елемент ПЗЗ-лінійки (або ПЗЗ-матриці) зчитує яскравості і колірні характеристики оригіналу. Ці характеристики перетворюються на двійковий код кольору і надсилаються в комірки двомірного масиву даних (матриці пікселів). Другий спосіб отримання растрового зображення - проектування оригіналу на ПЗЗ-матрицю через систему лінз (об'єктив). Цей спосіб растрового аналого-цифрового перетворення характерний для цифрових фотоапаратів і відеокамер.

Основні характеристики растрового зображення - розмір та глибина кольору.

Розмір зображення в пікселях - це кількість рядків і стовпців матриці, що використовуються для зберігання зображення.

Розмір цифрового зображення можна довільно змінювати, змінюючи фізичний розмір картинки при друку, при цьому розмір матриці пікселів буде залишатися незмінним.

Глибина кольору - це характеристика, яка визначає якість відтворення кольору, кількість відтінків, які можуть відображати елементи матриці пікселів.

Кожен елемент масиву даних (матриці) являє собою число в двійковій системі числення. Його розмірність визначається в бітах. Глибина кольору - це кількість біт на піксель зображення. Зображення з глибиною кольору 16 біт/піксель може відтворювати 65536 кольорів, а 24 біт/піксель дозволяють отримати вже 16777216 відтінків, що цілком достатньо для поліграфічного виробництва.

За допомогою одного байта (8 біт) можна закодувати 256 кольорів (наприклад, відтінків сірого). При цьому 0 кодує абсолютно чорний колір, а 255 - абсолютно білий.

000	008	016	024	032	040	048	056	064	072	080	088	096	104	112	120	128	136	144	152	160	168	176	184	192	200	208	216	224	232	240	248	255
000	008	016	024	032	040	048	056	064	072	080	088	096	104	112	120	128	136	144	152	160	168	176	184	192	200	208	216	224	232	240	248	255

Колір пікселя задається як поєднання трьох кольорів (червоного - R, зеленого - G, синього - B) у різних співвідношеннях. Наприклад:

R	G	B	Couleur
0	0	0	чорний
0	0	1	майже чорний
255	0	0	червоний
0	255	0	зелений
0	0	255	синій
128	128	128	сірий
255	255	255	білий

В інтернет-виданнях для оформлення сайтів можуть використовуватися зображення, глибина кольору яких становить 4, 2, навіть 1 біт, і цього буває достатньо для відтворення технічної графіки (чорно-білих схем, діаграм тощо).

При аналого-цифровому перетворенні завжди відбувається втрата деякої кількості інформації, оскільки дискретизація завжди проводиться шляхом усереднення та узагальнення потоку вхідної аналогової інформації.

Звідси - основний недолік растрових цифрових зображень - неможливість їх масштабування без втрати якості.

У друкованих ЗМІ растрові зображення використовуються повсюдно для вирішення багатьох оформлювальних задач. Але основна сфера їх застосування - це фотографічні ілюстрації.

У ЗМІ растрові зображення отримують за допомогою сканерів і цифрових фотоапаратів.

Растрові зображення використовуються у всіх випадках, коли необхідно відтворити аналоговий оригінал: фотографію, малюнок чи складний елемент оформлення, який нераціонально переводити в векторну форму.

Ще ширше розповсюджені растрові зображення в електронних ЗМІ.

На телебаченні вони використовуються для оформлення ефіру, створення заставок і титрів. Ефірний відеопотік також складається з послідовності кадрів, кожен з яких сам по собі є матрицею пікселів.

У сфері Інтернет-ЗМІ растрове зображення в 90% випадків є єдино можливим з технічної точки зору способом відтворення оригіналу.

Якість сканованого зображення залежить від роздільної здатності, з якою виконувалось сканування. На малюнку наведено фрагменти цифрового зображення, отримані з поступовим зменшенням роздільності:

Векторний тип

Різниця між растровим та векторним зображенням

Іншим видом цифрових зображень є векторні зображення. Найменшими елементами векторного зображення є вектор і крива Безьє. Вектор в комп'ютерній графіці — це відрізок, що з'єднує дві точки з заданими координатами. Основним керувальним елементом кривої Безьє є вузол (node), також так звана контрольна точка (CP, control point) або контрольна вершина (CV, control vertex). Ступінь кривини лінії визначається координатами вузла і двох керувальних точок.

Контур елемента векторного зображення в цифровому вигляді являє собою масив даних, що містить координати контрольних та керувальних точок, а також характеристики кривої в цілому — її товщину, колір, напрямок, а якщо крива замкнута — то й колір і тип заливки.

Примітиви являють собою прості геометричні форми, які в масиві даних кодуються цілком, без поділу на криві Безьє і вектори, умовним кодом тієї чи іншої геометричної фігури, а також кодами розміру фігури, її координатами, кодами типу і кольору заливки фігури, товщини і кольору контуру та інших характеристик.

Інформація про текст, що становить частину зображення, як правило, буває представлена ​​у вигляді кодів символів, що супроводжуються цифровою інформацією про візуальні характеристики текстового блоку — гарнітуру шрифту, накреслення, кольори контуру і заливки, способи заливки, методи вирівнювання тексту в блоці тощо.

Векторні зображення отримують двома способами — шляхом ручного трасування оригіналу і шляхом автоматичного трасування.

При ручному трасуванні художник або дизайнер фактично сам створює зображення, ніби обводячи уявні контури, за допомогою графічного редактора створюючи вектори, криві Безьє і графічні примітиви.

Автоматичне трасування оригіналу проводиться за допомогою програмного забезпечення, яке за допомогою інтелектуальних алгоритмів розпізнає контури оригіналу, поданого растровим зображенням, і на основі отриманої інформації створює лінії, заливки тощо таким чином, щоб з них склалося векторне зображення, максимально близьке до оригіналу.

Основна перевага векторного зображення — це можливість масштабування без втрати якості.

Ще одним плюсом векторних зображень є порівняно невеликий розмір файлів, що їх містять. Це робить зручною передачу векторних зображень через електронні канали зв'язку.

Головний недолік векторних зображень — це те, що вони майже завжди відтворюють оригінал у спрощеному вигляді. Деякі деталі оригіналу буває неможливо відтворити у векторному зображенні.

У друкованих ЗМІ векторні зображення, як правило, застосовуються для створення елементів оформлення. Рідше векторні зображення є повноцінними ілюстраціями. В електронних ЗМІ векторні зображення застосовуються рідко.

Особливого поширення векторні зображення отримали в рекламній продукції завдяки можливості якісного поліграфічного відтворення чітких ліній, яскравих кольорів, рівних заливок і геометрично правильних контурів.

Змішаний тип

Цифрові зображення змішаного типу являють собою масиви даних, що містять інформацію як у вигляді матриці пікселів, так і у вигляді опису векторів, кривих Безьє, примітивів і текстових блоків.

В основі вертикальної структури векторно-растрових зображень лежить поняття шару (layer). Шар - це область даних, що містить інформацію про окремий елемент вертикальної структури зображення.

Векторно-растрові зображення отримують з вихідних векторних і растрових елементів шляхом зведення за допомогою графічних редакторів. Також умовно до зображень змішаного типу слід віднести результати роботи програм комп'ютерної верстки, в яких основними векторними елементами виступають текстові блоки.

Зображення змішаного типу поєднують в собі переваги й недоліки тих типів зображень, які присутні в них у вигляді елементів (шарів).

Також слід зазначити, що сучасні графічні редактори дозволяють створювати багатосторінкові зображення.

Основною перевагою зображень змішаного типу є можливість вільного редагування кожного шару окремо, а основним недоліком - великий обсяг масиву даних і, відповідно, кінцевого файлу.

Під час підготовки макетів векторні шари використовують для тексту і графічних символів (логотипів, товарних знаків, лого-груп, лінійок тощо), а растрові шари - для підкладок і фотозображень.

Див. також

• Растрова графіка
• Векторна графіка
• Фрактальна графіка