Растровая иллюстрация представляет собой совокупность описания точек, формирующих изображение. Каждая такая точка имеет четыре основные характеристики: размер, тоновое значение, глубину цвета и позицию. Растровое изображение всегда имеет определенное число точек по вертикали и строк по горизонтали. Другая характеристика — разрешение, то есть число точек на единицу длины. Традиционно используется единица «число точек на дюйм» (dot per inch, dpi). В некоторых случаях — «пикселей на дюйм» (pixel per inch, ppi) и «выборок на дюйм» (selections per inch, spi). Использование соответствующих размерностей на сантиметр распространения не получило, хотя и поддерживается основными программами.
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
Разрешение
Термин разрешение имеет два основных равноправно используемых и постоянно путаемых значения: абсолютное и относительное.
Абсолютное разрешение означает количество точек рисунка по горизонтали и вертикали. Стандартный вариант применения — разрешение экрана. Например, современный монитор или телевизор Full HD должен иметь разрешение 1920*1080 точек. В связи с распространением цифровых фотокамер, возникла производная величина — мегапиксел (миллион пикселов), получаемая перемножением числа точек по горизонтали и вертикали (фактически — площадь). Для приведенного примера (1920*1080) это составит 2 073 600 точек, то есть 2 мегапиксела. Кстати, отсюда вытекает прямой вывод, что такого разрешения потенциально достаточно только для просмотра на стандартном экране. Для правильной оценки величины следует также учитывать отношение сторон. Ведь для стандартного монитора и любительской камеры оно составляет 4:3, для широкоформатного экрана — 16:9, а для стандартизованной зеркальной фотокамеры — 2:3 (стандартный пленочный кадр 24*36 мм). Не вникая в тонкости фиксации изображения, следует упомянуть, что кадр 36-мм пленки может содержать количество точек, примерно соответствующее 10 Мпкс, слайд — 16 Мпкс.
Относительное (пространственное) разрешение растровой графики измеряется в точках на дюйм (dot per inch — dpi) или пикселях на дюйм (pixel per inch — ppi) и применимо как для сравнения изображений, так и для оценки возможности их использования. Учтите, что у любого экрана также есть относительное разрешение, но оно нигде не указывается и должно рассчитываться индивидуально.
Пиксель — самый мелкий экранный элемент растровой графики квадратной формы. Размер пикселя определяется разрешением (или наоборот).
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
Для измерения объемной графической информации (3D) используется термин воксел.
Линеатура растра
С точки зрения полиграфического воспроизведения, разрешение имеет прикладной смысл, основанный на понятии линеатуры. Смысл последнего понятия связан с технологией подготовки форм к печати и непосредственного процесса.
Сущность сводится примерно к следующему.
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
Более подробное разъяснение приводится на занятии.
В каких случаях потребуется более высокое разрешение?
Под мерой подразумевается то изображение, которое идеально соответствует задаче. В современном мире есть неразрешимая задача соответствия разрешению экрана, так как наблюдается форменная «битва» за пикселы, не имеющая в своей основе никакого смысла. Законы физики определяют всё! (См. таблицу ниже.)
Итак, повышение изначального разрешения нужно всегда, если предполагается увеличение размеров иллюстрации. Это следует учесть при сканировании и генерации растрового рисунка из векторной программы. И в том и в другом случае, как правило нет возможности задавать будущие абсолютные размеры.
В каких случаях допустимо более низкое разрешение?
Можно дать категоричный ответ: ни в каких. Но это будет не совсем верно. Просто желательно не опускаться ниже рекомендованных в таблице значений (см. ниже). Кроме того, изображение может быть существенно уменьшено, что приведет к пропорциональному возрастанию разрешения.
Разрешения (dpi) для растровой графики в зависимости от вида и назначения:
Приводимая таблица является сокращенным формализованным обобщением огромного массива информации и частично обосновывается на занятиях.
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
Классификация растровой графики
В основе лежит количество битов, отводимых на описание точки или, наоборот, цветность этой графики.
Схема классификации растровой графики:
1. По критерию цветности
То есть есть ли цвет и каковы его качественные различия.
1a. Штриховая или черно-белая (Bilevel, Bitmap или LineArt).
1b. Полутоновая (Halftone) [практически не используется и может считаться отмершей, сам термин стал использоваться для обозначения оттенков серого].
1c. Оттенки/градации серого (Grayscale). Возможно, данный вариант несет в себе наибольшую сложность, так как его очень часто называют черно-белым, бездумно перенося это словосочетание с привычных черно-белых фотографий.
1d. Цветная (Color). Бесспорно огромное значение цветной графики связано с глобальным распространением цветных дисплеев различного назначения. Отсюда же происходит и большинство грубейших ошибок работы с растровыми изображениями.
Цветовая схема RGB (аддитивная) или CMYK (субтрактивная).
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
2. По глубине цвета
2, 8, 16, 256. цветов. Соответственно обычно используется 1, 3, 4, 8, 16, 24 и 32-битное представление.
3. По разрядности для черно-белой
Разрядность растрового изображения означает количество битов, отводимое на описание каждого пикселя.
Gray-Scale (с оттенками серого), когда каждый пиксель может иметь дополнительную характеристику уровня серого цвета (из 256 уровней). Для описания каждой точки требуется 8 битов (1 байт). Соответственно размер несжатого файла будет в 8 раз больше, чем в случае штриховой графики.
4. По разрешению
Классификация носит достаточно условный характер, но довольно важна, так как применима для практических целей.
Можно выделить экранное (72(75) dpi, 96 dpi, 120(150) dpi) и для печати (300, 600, 1200 dpi).
Следует отметить, что большое разнообразие устройств отображения с разнообразными характеристиками и физическими размерами породило путаницу в стандартах.
5. По назначению
Печать растровой графики
Распечатка растровых графических изображений является одной из наиболее часто встречающихся проблем с почти полным отсутствием осмысленных разъяснений.
Для начала договоримся, что речь пойдет о распечатке на принтере или аналогичном устройстве вывода. Программа в данном случае не важна, пусть она и может создать множество затруднений.
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
Для чего можно использовать картинку из Интернета?
Как ни горько об этом говорить, упомянутый вопрос является самым востребованным в современных реалиях. Не лишним будет вспомнить здесь о возможном нарушении авторских прав.
Вопрос также тесно смыкается с грамотностью использования поисковых систем.
Первично идея основана на том, что, найдя нужное изображение, мы знаем его абсолютные размеры в пикселах. С позиций, обсужденных на данной странице, с ходу о применимости картинки нельзя сказать ничего, необходимо произвести аналитический расчет.
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
Все, кто ожидает чудес или думает, что его это не касается, я убеждать не стану, хотя законы физики у нас общие.
Применимость конкретной картинки
Другой стороной ситуации станет возможность использования конкретного растрового изображения для той или иной задачи.
Для вывода на экран производить оценку имеет смысл с точки зрения абсолютного разрешения, то есть сопоставления числа точек картинки с чслом точек монитора. Если, например, первое в любом измерении больше, то оно не поместится. Придется применять масштабирование или кадрирование для идеального вывода. В противном случае картинка займет лишь часть экрана.
Важнее использование иллюстрации для целей распечатки.
Доступ к этим материалам предоставляется только зарегистрированным пользователям!
Однако это правило справедливо только для этапа создания растрового изображения с помощью технических средств, коих как известно всего 2 — фотоаппарат и сканер. То есть для максимизации качества и детализации растрового изображения фотографировать и сканировать желательно в максимальном из имеющихся в аппарате разрешений. Именно на этом начальном этапе закладывается уровень детализации изображения. И последующее увеличение разрешения, например в программе Adobe Photoshop, не способно увеличить реальную детализацию изображения. Посудите сами — разве программа сможет восстановить утраченные детали, то есть добавить новую изобразительную информацию? Очевидно, что она сможет только перераспределить уже имеющиеся данные на большее число пикселей. В этом случае происходит не улучшение качества изображения, а скорее наоборот — ухудшение, например, резкости.
Тем не менее, возникает резонный вопрос — а для чего тогда нужна команда Фотошопа «Размер изображения» (Меню «Изображение»)? А нужна она прежде всего для уменьшения пиксельного размера изображения, которое чаще всего необходимо при размещении фотографии в Internet. Но об этом есть отдельная статья. Подготовка фотографий для публикации в WEB.
Нам же нужно обсудить еще понятие масштаба. Прежде всего следует иметь в виду, что как устройства получения растровых изображений (устройства ввода), так и устройства вывода растровых изображений (мониторы и принтеры), также имеют пиксельную (растровую) природу. И разрешение всех этих устройств (и ввода и вывода) задаётся при их разработке и производстве. И увеличить его, больше чем оно было задано изначально, невозможно. И, естественно, разрешение всех этих приборов и самого растрового изображения могут быть весьма различны. Для того чтобы не запутаться в этом разнообразии мы определим следующие понятия: 1. Пиксель — это мельчайший элемент растрового изображения. 2. Видеопиксель — это мельчайший элемент монитора. 3. Точка — это мельчайший элемент напечатанного на бумаге принтером изображения. 4. Масштаб — это соотношение разрешения растрового изображения и монитора. Отображается масштаб в левом нижнем углу рабочего экрана Фотошопа (см картинку выше 16,67% — это как раз масштаб). Измеряется в процентах. 100% масштаб — это когда один пиксель растрового изображения отображается одним видеопикселем монитора. При масштабе менее 100% происходит сжатие (интерполяция) изображения. Растягивание изображения с масштабом более 100% называют экстраполяцией. Интерполяция и, особенно, экстраполяция могут существенно ухудшить качество выводимого на монитор изображения. Поэтому только при масштабе 100% можно оценивать его резкость, поскольку изображение отображается при этом без искажений.
При этом надо иметь в виду следующие простые эмпирические закономерности: 1. Сам файл растрового изображения не имеет никакого разрешения, поскольку файл в компьютере не имеет физического размера, измеряемого в единицах длины — дюймах, метрах, сантиметрах или миллиметрах. 2. Говорить о разрешении растрового изображения можно только применительно к его выводу на техническим устройстве, которое только и обладает заданным на заводе максимальным разрешением, которое можно уменьшить, но увеличить нельзя. 3. В силу своей различной физической природы (светимости) пиксели монитора в 3 раза хуже различимы, чем точки напечатанные на бумаге. Поэтому разрешение изображения для печати должно быть в 3 раза больше, чем разрешение изображения для публикации в Интернете. 4. Нормальное разрешение монитора от 72 до 150 dpi. У мониторов телефонов и планшетов оно может быть и еще больше, но это связано с тем, что телефон мы можем подносить к глазам существенно ближе, чем монитор. Кроме того рост разрешения имеет и часто и маркетинговый характер и не подтвержден технической необходимостью. 5. Нормальное разрешение для печати, которое гарантирует неразличимость точек невооруженным глазом, составляет 300dpi. Если изображение будет напечатано довольно крупным размером, например 300*450 мм, то у такого изображения возможно снижение разрешения до 200dpi, поскольку рассматривать его будут скорее всего с расстояния не менее 0,5м. Для более крупных изображений, например с размером длинной стороны более 1 метра (фото-обои) можно уменьшить разрешение и до 100dpi, поскольку вряд ли это изображение будут рассматривать с расстояния ближе сем 1 метр.
Известно, что на компьютере изображения представляются в цифровом виде. Цифровое – значит, описано посредством чисел. Это позволяет хранить, просматривать и обрабатывать изображение в графических редакторах.
Принцип формирования изображения в растровом и векторных редакторах кардинально отличаются друг от друга.
В растровом редакторе (Gimp, Adobe Photoshop, Paint) изображение разбивается на квадратные элементы одинакового размера и каждый такой элемент описывается отдельно. Этот квадратный графический элемент называют пикселом (picture element, pixel).
Изображения, представленные посредством пикселей, называют растровыми, то есть разложенные на элементы.
Растровое изображение — это файл данных или структура, представляющая собой сетку пикселей на компьютерном мониторе или цветовых точек на бумаге и материалах.
Важными характеристиками для таких изображений являются:
Разрешение
Наиболее распространенная единица измерения – dpi – количество пикселов на одном дюйме длины (1 дюйм = 2,54 см).
Но что да ет разрешение?
Теперь уменьшим размер клетки-пикселя в 4 раза, закрасим только четверть клетки, в этом случае разрешение увеличится только в 2 раза, ведь на одну длину теперь приходится 10 клеток-пикселей
Всю двумерную компьютерную графику можно разделить на 2 больших класса – векторную и растровую.
Векторная графика – совокупность разнообразных геометрических форм и более сложных объектов, состоящих из прямых, дуг окружностей и кривых Безье. Главная отличительная черта – масштабируемость векторных изображений без потери качества. Однако ее возможности ограничены, в частности, создать фотографическое изображение средствами векторной графики невозможно.
Растровая – двумерный массив «квадратиков» (пикселей) различных цветов, малых настолько, что при взгляде на растровое изображение мы видим не набор пикселей, а целостную картину.
Параметры растрового изображения
Растровое изображение характеризуется двумя важными параметрами – размер и разрешение.
Размер – это размерность массива, количество пикселей по горизонтали и вертикали.
Разрешение – количество пикселей, приходящихся на дюйм (или другую единицу измерения) распечатанного изображения. Таким образом, разрешение связывает между собой размер растрового изображения в пикселях с физическим размером в дюймах или сантиметрах изображения, выведенного на печать. В то же время на отображение на экране монитора разрешение никоим образом не влияет.
Системы представления цвета
Существуют две основные системы представления цвета – RGB и CMYK. Первая применяется в компьютерных мониторах, вторая – при печати на бумаге. Главное их отличие – на экране отсутствие цвета представлено черным цветом, на бумаге – белым. Соответственно, смешению максимального количества цветов на экране соответствет белый, на бумаге – черный. Таким образом, системы противоположны друг другу. В RGB в качестве основных используются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) цвета, в CMYK – противоположные им голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Однако на бумаге из-за несовершенства печатных устройств не удается создать идеально черный цвет путем смешения, поэтому в системе CMYK добавляется еще один базовый цвет – черный (black).
Глубиной цвета называется количество бит, хранящих информацию о цвете, приходящихся на один пиксел изображения. От этого параметра зависит количество используемых в изображении цветов. Скажем, 8-битная глубина цвета – это 2^8 = 256 цветов. Уровень качества, при котором человеческий глаз неспособен отличить компьютерное фотографическое изображение от настоящего – 24 бита, т.е. около 16 миллионов цветов.
Форматы растровой графики для веба
Разумеется, от объема информации о цвете напрямую зависит объем графического файла в байтах. Поэтому необходим компромисс между качеством воспроизведения и объемом графического файла, что достигается, в частности, путем оптимизации графики. В вебе используются 2 основных формата растровой графики – GIF и JPG.
GIF способен хранить информацию о любом количестве цветов от 2 до 256, за счет сокращения количества цветов достигается резкое уменьшение объема файла.
В формате JPG изображение упрощается за счет дробления на прямоугольные участки различного размера, залитые одним цветом или двухцветным градиентом.
Пиксел
Каждый пиксел в растровом изображении имеет строго определенное положение и цвет. Любой объект интерпретируется как набор окрашенных пикселов. При обработке растровых изображений редактируются не конкретные объекты и контуры, а составляющие их группы пикселов. Растровые изображения обеспечивают высокую точность градации цветов и полутонов и хороши для отображения фотографий. Качество растровых изображений зависит от разрешающей способности оборудования, так как любой рисунок – это определенное количество пикселов. Некорректная обработка текста, например, изменение размера, может привести к тому, что границы рисунков получатся неровными, а мелкие детали могут быть потеряны.
Размер и разрешение
Основные характеристики растрового изображения: размер и разрешение.
Число пикселов на единицу длины называется разрешением изображения и измеряется в пикселах на дюйм ppi (pixels per inch) или в точках на дюйм, а dpi (dots per inch) – для монитора, принтера, сканера Она определяет, во сколько пикселов превратиться линия длиной 1 дюйм.
Изображение с большим разрешением содержит больше пикселов, имеющих меньший размер. Величина разрешения в значительной степени определяет качество изображения.
Размер изображения на экране определяет количество пикселов в изображении, размер монитора и его параметры. Большой монитор с экранной матрицей 640х480 имеет более крупные пикселы, чем маленький с той же размерностью. Разрешающая способность PC монитра 96 dpi. При размещении изображении надо это учитывать. Например, изображение с 144 ppi на экране с разрешающей способностью 72 dpi вдвое превышает реальный размер.
Если на мониторе представлено сканированное изображение, то качество закладывается во время сканирования в зависимости от установленного разрешения. Последующее увеличение разрешения в графическом редакторе не приводит к улучшению изображения, т. к. происходит перераспределение данных на большее количество пикселов.
Изображение состоит из конечного числа пиксел. Каждый пиксел на рисунке имеет определенный цвет, обозначенный цифрой.
Например, можно просмотреть изображение по порядку слева направо и сверху вниз и выписывать номера цветов встречающихся пикселов. Получится строка примерно соедующего вида :
Вот эта строка и есть наши оцифрованные данные. Теперь мы можем сжать их (так как несжатые графические данные обычно имеют достаточно большой размер) и сохранить в файл. Кроме того, этими данными графический редактор может манипулировать, реализовывая все самые смелые замыслы Вашей фантазии.
Кодирование цвета
Все пикселы имеют цвет, определенным образом указанный цифрой. А как определить, какая цифра необходима? Есть ряд способов кодирования цвета, которые разделяются на 2 основные группы: индексированные (с палитрой) и полноцветные.
Идея индексированных растров в том, что номер цвета на самом деле является номером «краски», которой закрашен данный пиксел. Поэтому кроме самих цветов пикселов программе необходимо также знать и «палитру» из которой эти цвета выбираются. Этот способ похож на методы настоящего художника, но не очень хорошо подходит для обработки на компьютере, так как программе кроме самих пикселов приходится мучаться еще и с палитрой, подбирая наиболее подходящие цвета.
Второй метод состоит в том, что по номеру цвета мы можем непосредственно определить сам цвет.
Установка этого параметра определяет следующие типы изображений.
Разреше́ние — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины). Термин обычно применяется к изображениям в цифровой форме, хотя его можно применить, например, для описания уровня грануляции фотопленки, фотобумаги или иного физического носителя. Более высокое разрешение (больше элементов) типично обеспечивает более точные представления оригинала. Другой важной характеристикой изображения является разрядность цветовой палитры.
Как правило, разрешение в разных направлениях одинаково, что даёт пиксель квадратной формы. Но это не обязательно — например, горизонтальное разрешение может отличаться от вертикального, при этом элемент изображения (пиксель) будет не квадратным, а прямоугольным.
Содержание
Разрешение изображения
Растровая графика
При выводе изображения на поверхность экрана или бумаги, оно занимает прямоугольник определённого размера. Для оптимального размещения изображения на экране необходимо согласовывать количество точек в изображении, пропорции сторон изображения с соответствующими параметрами устройства отображения. Если пикселы изображения выводятся пикселами устройства вывода один к одному, размер будет определяться только разрешением устройства вывода. Соответственно, чем выше разрешение экрана, тем больше точек отображается на той же площади и тем менее зернистой и более качественной будет ваша картинка. При большом количестве точек, размещённом на маленькой площади, глаз не замечает мозаичности рисунка. Справедливо и обратное: малое разрешение позволит глазу заметить растр изображения («ступеньки»). Высокое разрешение изображения при малом размере плоскости отображающего устройства не позволит вывести на него всё изображение, либо при выводе изображение будет «подгоняться», например для каждого отображаемого пиксела будут усредняться цвета попадающей в него части исходного изображения. При необходимости крупно отобразить изображение небольшого размера на устройстве с высоким разрешением приходится вычислять цвета промежуточных пикселей. Изменение фактического количества пикселей изображения называется передискретизация, и для неё существуют целый ряд алгоритмов разной сложности.
При выводе на бумагу такие изображения преобразуются под физические возможности принтера: проводится цветоделение, масштабирование и растеризация для вывода изображения красками фиксированного цвета и яркости, доступными принтеру. Принтеру для отображения цвета разной яркости и оттенка приходится группировать несколько меньшего размера точек доступного ему цвета, например один серый пиксел такого исходного изображения, как правило, на печати представляется несколькими маленькими чёрными точками на белом фоне бумаги. В случаях, не касающихся профессиональной допечатной подготовки, этот процесс производится с минимальным вмешательством пользователя, в соответствии с настройками принтера и желаемым размером отпечатка. Изображения в форматах, получаемых при допечатной подготовке и рассчитанные на непосредственный вывод печатающим устройством, для полноценного отображения на экране нуждаются в обратном преобразовании.
Большинство форматов графических файлов позволяют хранить данные о желаемом масштабе при выводе на печать, то есть о желаемом разрешении в dpi (англ. dots per inch — эта величина говорит о каком-то количестве точек на единицу длины, например 300 dpi означает 300 точек на один дюйм). Это исключительно справочная величина. Как правило, для получения распечатка фотографии, который предназначен для рассматривания с расстояния порядка 20-30 сантиметров, достаточно разрешения 300 dpi. Исходя из этого можно прикинуть, какого размера отпечаток можно получить из имеющегося изображения или какого размера изображение надо получить, чтоб затем сделать отпечаток нужного размера.
Например, надо напечатать с разрешением в 300 dpi изображение на бумаге размером 10×10 см. Переведя размер в дюймы получим 3,9×3,9 дюймов. Теперь, умножив 3,9 на 300 и получаем размер фотографии в пикселях: 1170×1170. Таким образом, для печати изображения приемлемого качества размером 10×10 см, размер исходного изображения должен быть не менее 1170×1170 пикселей.
Для обозначения разрешающей способности различных процессов преобразования изображений (сканирование, печать, растеризация и т. п.) используют следующие термины:
По историческим причинам величины стараются приводить к dpi, хотя с практической точки зрения ppi более однозначно характеризует для потребителя процессы печати или сканирования. Измерение в lpi широко используется в полиграфии. Измерение в spi используется для описания внутренних процессов устройств или алгоритмов.
Значение разрядности цвета
Для создания реалистичного изображения средствами компьютерной графики цвет иногда оказывается важнее (высокого) разрешения, поскольку человеческий глаз воспринимает картинку с большим количеством цветовых оттенков как более правдоподобную. Вид изображения на экране напрямую зависит от выбранного видеорежима, основу которого составляют три характеристики: кроме собственно разрешения (кол-ва точек по горизонтали и вертикали), отличаются частота обновления изображения (Гц) и количество отображаемых цветов (цветорежим или разрядность цвета)). Последний параметр (характеристику) часто также называют разрешение цвета, или частота разрешения (частотность или разрядность гаммы) цвета.
Разница между 24- и 32-разрядным цветом на глаз отсутствует, потому как в 32-разрядном представлении 8 разрядов просто не используются, облегчая адресацию пикселов, но увеличивая занимаемую изображением память, а 16-разрядный цвет заметно «грубее». У профессиональных цифровых фотокамер у сканеров (например, 48 или 51 бит на пиксел) более высокая разрядность оказывается полезна при последующей обработке фотографий: цветокоррекции, ретушировании и т. п.
Векторная графика
Для векторных изображений, в силу принципа построения изображения, понятие разрешения неприменимо.
Разрешение устройства
Разрешение устройства (inherent resolution) описывает максимальное разрешение изображения, получаемого с помощью устройства ввода или вывода.
Разрешение экрана монитора
Для типичных разрешений мониторов, индикаторных панелей и экранов устройств (inherent resolution) существуют устоявшиеся буквенные обозначения:
