Растровая графика и изображения: Что такое Растр

Растровая и векторная графика

Давайте попробуем разобраться, в чём отличие растровой графики от векторной?

Растровое изображение, как мозаика, складывается из множества маленьких ячеек — пикселей, где каждый пиксель содержит информацию о цвете. Определить растровое изображение можно увеличив его масштаб: на определённом этапе станет заметно множество маленьких квадратов — это и есть пиксели.

Наиболее распространённые растровые форматы: JPEG, PNG.

Растровое изображение и его увеличенный фрагмент

Применение

Растровая графика удобна для создания качественных фотореалистичных изображений, цифровых рисунков и фотографий. Самый популярный редактор растровой графики — Adobe Photoshop.

Пример использования растровой графики: цифровой рисунок (автор изображения: Катя Климович) Пример использования растровой графики: фотография

Преимущества

• Возможность создать изображение любой сложности — с огромным количеством деталей и широкой цветовой гаммой.
• Растровые изображения наиболее распространённые.
• Работать с растровой графикой проще, так как механизмы её создания и редактирования более привычны и распространены.

Недостатки

• Большой занимаемый объём памяти: чем больше «размер» изображения, тем больше в нём пикселей и, соответственно, тем больше места нужно для хранения/передачи такого изображения.
• Невозможность масштабирования: растровое изображение невозможно масштабировать без потерь. При изменении размера оригинального изображения неизбежно (в результате процесса интерполяции) произойдёт потеря качества.

Что такое растровая графика

Растровая графика (растр) — это изображение/я построенные из пикселей разного цвета, или по-другому, точек, расположенных в определенной последовательности в виде сетки / сот. Примерно это выглядит так — есть сетка на которой расположено множество точек самых разных цветов, при удалении от нее будет складываться целая картинка.

На скриншоте снизу можно четко увидеть, как растровое изображение формируется из пикселей и представлено в виде графической сетки.

К такой графике также относится и видео, так, как это просто множество растровых картинок, которые идут в определенной последовательности. Все, что отображается не вашем мониторе — представляется в виде растра, даже векторная графика трансформируется в него. Так, как на мониторах устанавливается графическая матрица, которая выводит картинку по пикселям.

Растровое изображение — это набор пикселей, представленных в виде сетки пикселей разных цветов из которых и формируется картинка. Можно дать и такое определение.

Характеристики растровой графики:

• Разрешение изображения — количество пикселей по вертикали и горизонтали. Чем выше разрешение, тем качественнее и более детализированной будет картинка. Это относится ко всему контенту: видео, фото, игры.
• Глубина цвета — количество используемых цветов. Может быть: 4бита (16 цветов), 8бит (256 цветов), 24 бита (16 млн. цветов) и т.д.
• Цветовая модель/пространство. RGB, CMYK, YIQ, HSB, HLS и т.д.

Растровые изображения создаются любым фотоаппаратом, камерой, когда вы делаете скриншот или просто в редакторе для компьютера, например, в GIMP.

Важно! Существует и другой вид — векторный, о том, что такое векторная графика, можете прочитать в соответствующей статье.

Достоинства растровой графики — плюсы

1. Можно создать абсолютно любое изображение, какой сложности бы оно не было. Полностью передать цветовую гамму, переходы — градиенты. В отличие от той же векторной графики.

2. Благодаря простоте создания может использоваться везде — в фотоаппаратах, печати, видео и т.д.

3. Быстрая скорость обработки и масштабирования.

4. Поддерживается всеми современными устройствами вывода информации на дисплее.

Недостатки — минусы

1. Может занимать много места если изображение сложное и используется высокая глубина цвета. Еще это зависит от его формата: PMG, JPG, BMP и т.д. Подробнее об этом написано ниже.

2. При масштабировании теряется четкость. Поэтому разрешение так важно.

3. Не вывести на печать на плоттер или это сделать довольно сложно.

Многие думают, что векторная графика намного лучше и занимает куда меньше места — это действует только на несложные изображения, где используется мало деталей. Правильно сохраненный растр тоже занимает немного места. Есть множество различных форматов картинок, которые хорошо сжимают исходник без сильной потери качества. О том, как уменьшить размер фото написано в соответствующей статье.

15.2. Векторная и растровая графика

В зависимости от способа формирования графических изображений выделяют векторный и растровый методы кодирования графических изображений.

Векторное изображение строится из отдельных базовых объектов — графических примитивов: отрезков, многоугольников, кривых, овалов. Способ создания векторных изображений напоминает аппликацию (рис. 3.6).

Графические примитивы характеризуются цветом и толщиной контура, цветом и способом заливки внутренней области, размером и т. д. При сохранении векторного изображения в память компьютера заносится информация о составляющих его графических примитивах.

Например, для построения окружности необходимо сохранить такие исходные данные, как координаты её центра, значение радиуса, цвет и толщину контура, цвет заполнения. При этом и большая, и маленькая окружности будут описаны одним и тем же набором данных, т. е. реальные размеры объекта не оказывают никакого влияния на размер сохраняемых о нём данных.

Фактически векторное представление — это описание, в соответствии с которым происходит построение требуемого изображения. Такого рода описания представляются в компьютере как обычная текстовая информация.

Растровое графическое изображение состоит из отдельных маленьких элементов — пикселей (pixel — аббревиатура от англ. picture element — элемент изображения). Оно похоже на мозаику (рис. 3.7), изготовленную из одинаковых по размеру объектов (разноцветных камешков, кусочков стекла, эмали и др.).

Рис. 3.6. Аппликация из бумаги

Рис. 3.7. Фрагмент мозаичного полотна на станции московского метро «Маяковская»

Растр — организованная специальным образом совокупность пикселей, представляющая изображение. Координаты, форма и размер пикселей задаются при определении растра. Изменяемым атрибутом пикселей является цвет.

В прямоугольном растре пиксели составляют прямоугольную матрицу, её основными параметрами являются количество столбцов и строк, составленных из пикселей.

Главное преимущество прямоугольных растров заключается в том, что положение каждого пикселя на изображении (или на экране) не надо задавать — его легко вычислить, зная размеры растровой матрицы, плотность размещения пикселей, которую обычно указывают в количестве точек на дюйм (dpi, от англ. dots per inch), и правила перечисления пикселей (например, слева направо и сверху вниз: сначала слева направо нумеруются все пиксели в верхней строке, затем нумерация продолжается на следующей строке, лежащей ниже, и т. д.).

Итак, мы выяснили, как происходит пространственная дискретизация, позволяющая выделить конечное число пространственных элементов, информация о которых будет сохранена в памяти компьютера.

Остаётся рассмотреть вопросы кодирования цвета каждого пространственного элемента.

Растровая графика

Растр — это множество мелких точек, из которых может состоять изображение. В случае с компьютером растр — это пиксели, из которых состоит фотография.

Например, когда вы фотографируете на смартфон или цифровой фотоаппарат, вы получаете растровое изображение, которое состоит из множества отдельных точек. Если смотреть на экране телефона или компьютера, они не видны, но если сильно увеличить, то эти точки станут заметны.

Чем сильнее увеличим фотографию, тем больше видны пиксели

? У растровой графики есть два главных параметра: размер изображения и глубина цвета.

Размер изображения — это количество пикселей по горизонтали и вертикали. Чем больше размер, тем сильнее можно увеличивать картинку без потери качества. Например, возьмём одну и ту же фотографию, но у одной будет размер 100 на 200 пикселей, а у другой — 1000 на 2000 пикселей:

В одном и том же масштабе вторая картинка смотрится гораздо лучше, потому что в ней больше пикселей, которые передают больше деталей

Общее правило такое: чем больше пикселей на фотографии, тем больше мелких деталей можно на ней разглядеть. Именно поэтому производители камер и смартфонов постоянно увеличивают количество пикселей у себя в устройствах.

Глубина цвета. Представьте, что ваша камера в телефоне может различать только 16 цветов. В этом случае фотографии получались бы такими:

В целом понятно, что тут изображено, но выглядит странно

Это и есть глубина цвета — сколько разных оттенков присутствует на изображении. В нашем примере 16 цветов — это 4 бита, потому что 2 в 4 степени = 16. Сравните, как выглядит та же фотография с глубиной цвета 16 и 8 бит:

Чем больше глубина цвета, тем плавнее цветовые переходы на фото

Главное применение растровой графики — фотографии и изображения с большой глубиной цвета и множеством деталей. Фотографии — это растр. Рисунки от руки — чаще всего растр. Если на изображении природа, люди, водичка или что угодно со множеством деталей, скорее всего, такое изображение будет растровым.

Компьютеры классно справляются с растровыми изображениями, потому что растр довольно прост в обработке. Компьютер ставит подряд нужное количество пикселей и красит их в нужные цвета. Операция простая, математика минимальная, просто нужно повторить её много раз. Компьютеры в этом сильны.

Характеристики растрового изображения

Разрешение

Это ключевая характеристика растрового изображения, например, 640х480, 1920х1080 и др. Разрешение — это число пикселей по горизонтали и по вертикали. Если умножить одно на другое, получится общее количество пикселей в изображении. Именно разрешение определяет, насколько четкой и детализированной будет картинка.

Один и тот же пейзаж с разрешением 1920х1080 и в 5 раз меньше — 384х216 пикселей. Заметна разница в четкости.

Глубина цвета

Глубина цвета измеряется в битах: 8 бит, 16 бит и т.д. Этот показатель определяет, какое максимальное количество цветов может быть использовано в изображении. От глубины зависят фотореалистичность и плавность градиентных переходов.

Чтобы понять, сколько цветов доступно для изображения, нужно возвести 2 в степень, которая обозначена в битах. Например, в картинке с глубиной цвета 8 бит может быть использовано не более 256 цветов (2 в степени 8 = 256).

Настройки глубины цвета в Adobe Photoshop

Основы растровой графики

Растровая графика — это графика, представленная в компьютере в виде множества точек (пикселов). Каждый пиксель содержит информацию о цвете. Размер пикселов очень мал, поэтому человеческий глаз воспринимает изображение целиком, не разделяя на пиксели.

Для растровой графики важной характеристикой является разрешение изображения. Одна и та же картина может быть представлена с лучшим и худшим качеством в соответствии с количеством точек (пиксевлов) на единицу длины.

Разрешение — количество точек на единицу измерения.

dpi (dots per inch) — количество точек на дюйм.

ppi (points/pixels per inch) — пикселов на дюйм.

Пиксел — точка растра экранного изображения. Все изображения делятся на точки. Пиксел — точка наименьшего размера. Дальше изображение уже делить нельзя. Кроме того, пиксел — это точка одного цвета, невозможно покрасить половину пиксела в один цвет, а другую в другой.

Не путайте разрешение изображения, разрешения монитора и разрешение принтера. Это разные вещи.

Вспомнив основы растровой графики, перейдем к описанию форматов хранения растровой графики.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Форматы растровой графики

Не смотря на кажущуюся простоту представления растровой графики, ее форматов существует «вагон и маленькая тележка»! И их количество продолжает меняться — какие‑то форматы устаревают, какие‑то только начинают разрабатываться. Описывать все — долго и не интересно, я опишу только те, которые, на мой взгляд, могут быть интересны дизайнерам и фотостокерам.

GIF(Graphics Interchange Format) если не самый популярный, то уж точно второй по популярности формат растровой графики, используемый для публикации изображений в WEB. Хотя некоторые называют его «устаревшим», альтернативы ему пока нет. Дело в том, что это фактически единственный растровый формат графики, поддерживающий анимацию. На данный момент, на сколько мне известно, существует еще 2 формата с анимацией — MNG и APNG, которые, вероятно и заменят GIF, но пока их поддерживают далеко не все браузеры и графические редакторы.

Преимущества формата GIF:

1. небольшой размер изображения
2. поддержка прозрачности
3. возможность создания покадровой анимации

PNG(Portable Network Graphics) — еще один формат растровой графики, поддерживающий прозрачность, причем не только обычную прозрачность, как GIF, но и полупрозрачность — плавный переход цвета в прозрачную область. Целью создания PNG как раз и была замена GIF, так как компания CompuServe — разработчик формата GIF в 1995 году на 10 лет запатентовала алгоритм сжатия, использованный при создании gif-картинок, что делало невозможным бесплатное использование данного формата в коммерческих проектах.

1. Возможность создания полноцветного изображения с цветовыми переходами и полутонами.
2. Сохранение графической информации при помощи алгоритма сжатия без потерь.
3. Возможность использования альфа-каналов, то есть, попросту говоря, прозрачности и, более того — полупрозрачности, что позволяет создавать плавные переходы цвета в прозрачную область.

Недостатка у PNG, на мой взгляд, всего 2:

1. Невозможность создания анимированного изображения
2. Неоднозначное «понимание» прозрачности формата PNG интернет-браузерами. Некоторые браузеры, в основном устаревшие версии, отказываются отображать прозрачные области изображения формата PNG и закрашивают их серым цветом. Но этот недостаток, я думаю, скоро перестанет быть актуальным.

TIFF(Tagged Image File Format) — формат для хранения изображений высокого качества, поддерживает любые из существующих цветовые модели, обеспечивает широкий диапазон изменения глубины цвета, поддерживает работу со слоями. Хранение информации в формате TIFF возможно как с потерями, так и без потерь. Фотокамеры, не поддерживающие RAW-формат иногда могут делать снимки в формате TIFF.

На фотобанки, у которых есть возможность загружать дополнительные форматы к основному изображению в формате JPEG (Dreamstime.com, iStock.com) в качестве дополнительного можно загружать TIFF.

Недостатком формата является большой вес файла, гораздо бОльший, нежели файл RAW-формата такого же качества — каждый снимок в TIFF весит от 8 до 20Мб.

RAW(в переводе с английского «raw» — сырой)

Формат RAW появился благодаря цифровым фотоаппаратам. RAW — это по‑сути «отпечаток», который остается на матрице фотоаппарата в момент съемки, а точнее целых 3 отпечатка — в красном, зеленом и синем цветах. Кроме этих отпечатком в RAW-файле хранятся и некоторые другие данные, которые в подобном случае носят скорее справочный характер, диктующие RAW-конвертеру с какой интерсивностью отразить на экране каждый из цветных каналов для разных пикселов — это балланс белого, цветовое пространство и т.д. Изменение этих параметров никак не отразится на исходной информации, вы можете их безболезненно изменить и в любой момент вернуться к первоначальному виду. С полученным в результате экспорта другим растровым форматом работать будет уже гораздо проблематичнее. Расширения у файлов в формате RAW могут быть разные (.cr2,.crw,.nef и т.д.) в зависимости от марки фотоаппарата — у каждого производителя камер свой способ хранения информации. Для редактирования RAW-файлов и преобразования их в другие растровые форматы производители камер поставляют свой собственный софт и при этом RAW-конвертер фирмы Canon будет читать только RAW-файлы снятые фотоаппаратами Canon (.cr2,.crw) и не сможет прочитать RAW-файл снятый фотоаппаратом Nikon (.nef). Существуют RAW-конвертеры сторонних производителей, которые работают с большинством RAW-файлов. В общем, отсутствие единого стандарта создает определенные неудобства при работе с этим форматом.

Недостатками формата являются большой размер файла (хотя и не такой большой, как TIFF) и отсутствие единого стандарта формирования RAW-файлов для всех производителе й фототехники.

RAW как и TIFF можно отправлять на фотобанки в качестве «дополнительного» формата изображения — наличие исходникаможет повлиять на решение дизайнера о покупке изображния.

JPEG (Joint Photographic Experts Group — название разработчика) — самый распространенный формат растровой графики (по крайней мере — в Интернете). JPEG — пример использования алгоритмов сжатия «с потерями» или, по‑другому, «искажающего сжатия», он наиболее подходит для хранения картин, фотографий и других реалистичных изображений с плавными цветовыми переходами, но зато практически не пригоден для чертежей и схем, то есть для изображений с резкими переходами — алгоритм сжатия будет образовывать заметные артефакты в местах резкого контраста.

Не рекомендуется хранить в этом формате промежуточные варианты работы — каждое «пересохранение» будет вести к необратимой потере части информации. Алгоритм сжатия, используемый в этом формате (lossy compress) основан на «усреднении» цвета рядом стоящих пикселов.

JPEG не поддерживает работу с альфа-каналами, то есть не может содержать прозрачные пикселы, но позволяет сохранить в файле обтравочный контур, что в случае работы с фотобанками нужно обязательно отметить в описании, наличие обтравочного контура (если вы его, конечно, сделали и знаете что это такое) — это важная информация для покупателя изображения.

Формат JPEG — так же основной формат, в котором фотобанки принимают растровые изображения(фотографии и иллюстрации) для продажи. Сохранять конечный вариант файла, отправляемый на микросток, нужно в цветовой модели RGB, разрешением 300dpi и, конечно, в 100%-м качестве. Так же можно вписать в файл IPTC-информацию (название, описание, ключевые слова) — формат JPEG позволяет это сделать и это значительно сэкономит вам время при отправке изображений на несколько фотобанков.

Кроме общих форматов растровой графики (GIF, JPEG, TIFF и др.), которые «читаются» всеми графическими редакторами и просмотровщиками изображений, существуют «родные» форматы почти каждого редактора, которые можно открыть только программой, в которой они были сделаны, например, формат.PSD программы Adobe Photoshop. При обработке фотографий, растровых иллюстраций и разработке дизайна, промежуточные варианты следует сохранять в таких форматах и только финальные версии переводить JPEG. Это нужно для того, чтобы можно было сохранять результаты работы без потери информации и в любой момент внести изменения в изображение или проект.