Версия 06:59, 29 июня 2010

Гипермаркет знаний>>Информатика>>Информатика 8 класс>>Информатика: Растровая и векторная графика

РАСТРОВАЯ И ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА

§ 21. Растровая и векторная графика

Основные темы параграфа:

• два принципа представления изображения; 
• растровая графика;
• векторная графика.

Два принципа представления изображения
В компьютерной графике существуют два различных под¬хода к представлению графической информации. Они назы¬ваются соответственно растровым и векторным. С растро¬вым подходом вы уже знакомы. Суть его в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разно¬го цвета. Векторный подход рассматривает изображение как

совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами.
В растровой графике графическая информация — это со¬вокупность данных о цветах пикселей на экране. В вектор¬ной графике графическая информация — это данные, од¬нозначно определяющие все графические примитивы, со¬ставляющие рисунок.
Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей совпадает с координатной сет¬кой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; верти¬кальная ось Y — сверху вниз.
Отрезок прямой линии однозначно определяется указани¬ем координат его концов; окружность — координатами цент¬ра и радиусом; многоугольник — координатами его вершин; закрашенная область — граничной линией и цветом закрас¬ки и пр.
Для примера рассмотрим «маленький монитор» с растро¬вой сеткой размером 10 х 10 и черно-белым изображением. На рис. 4.11 одна клетка соответствует пикселю. Приведено изображение буквы «К». Для кодирования изображения в растровой форме на таком экране требуется 100 битов (1 бит на пиксель). На рис. 4.12 этот код представлен в виде


битовой матрицы, в которой строки и столбцы соответствуют строкам и столбцам растровой сетки («1» обозначает закра¬шенный пиксель, а «0» — незакрашенный).

В векторном представлении буква «К» — это три линии. Всякая линия описывается указанием координат ее концов в таком виде:
ЛИНИЯ(Х1,Y1,Х2,Y2).
Изображение буквы «К» на рис. 4.10 описывается следую¬щим образом:
ЛИНИЯ(4,2,4,8);
ЛИНИЯ(5,5,8,2);
ЛИНИЯ(5,5,8,8).
Для цветного изображения кроме координат указывается еще один параметр — цвет линии.
Для создания рисунков на компьютере используются гра¬фические редакторы. Графические редакторы бывают раст¬ровыми и векторными1. Графическая информация о рисун¬ках, созданных с помощью редактора, сохраняется в файлах на диске. Существуют разнообразные форматы графических файлов. Их также можно разделить на растровые и вектор¬ные форматы. Растровые графические файлы хранят инфор¬мацию о цвете каждого пикселя изображения на экране. В графических файлах векторного формата содержатся опи¬сания графических примитивов, составляющих рисунок.
1Графический редактор Paint является растровым, а СогеlDraw - векторным.


Растровая графика
Растровые графические редакторы называют программа¬ми «картинного стиля», поскольку в них есть инструменты, которые используют художники при рисовании картин: «ки¬сти», «краски», «ластики» и др. При создании растрового изображения пользователь словно водит кистью по «элект¬ронному полотну» закрашивая каждый пиксель рисунка, или стирает закраску пикселей, используя «ластик».
При вводе изображений с помощью сканера (фотографий, рисунков, документов) также формируются графические файлы растрового формата.
Основное достоинство растровой графики состоит в том, что при высокой разрешающей способности монитора раст¬ровое изображение может иметь фотографическое качест¬во (рис. 4.13).
Основной недостаток растровой графики — большой раз¬мер графических файлов. Простые растровые картинки зани¬мают несколько десятков или сотен килобайтов. Реалистиче¬ские изображения, полученные с помощью сканеров с вы¬сокой разрешающей способностью, могут занимать несколь¬ко мегабайтов. По этой причине информация в файлах рас¬трового формата, как правило, хранится в сжатом виде. Для сжатия графической информации используются специаль¬ные методы, позволяющие сократить ее объем в десятки раз.


Еще одним недостатком растровых изображений является их искажение, возникающее при изменении размеров, враще¬нии и других преобразованиях. Картинка, которая прекрасно выглядела при одном размере, после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Напри¬мер, в областях однотонной закраски могут появиться не¬нужные узоры; кривые и прямые линии могут приобрести пилообразную форму и т. п.
Векторная графика
Векторные изображения получаются с помощью графиче¬ских редакторов векторного типа (их еще называют пакетами иллюстративной графики). Эти пакеты предоставляют в распо-ряжение пользователя набор инструментов и команд, с помо¬щью которых создаются рисунки. Прямые линии, окружно¬сти, эллипсы и дуги являются основными компонентами век¬торных изображений. Одновременно с процессом рисования специальное программное обеспечение формирует описания графических примитивов, из которых строится рисунок. Эти описания сохраняются в графическом файле.
Картинки на рис. 4.14 составлены из графических прими¬тивов с помощью редактора векторного типа.

К достоинствам векторной графики можно отнести следу¬ющие ее свойства.
Графические файлы векторного типа имеют относи¬тельно небольшие размеры, Рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают дисковую память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Аналогичный рас¬тровый рисунок требует в 10-1000 раз большую память.


Векторные изображения легко масштабируются без по¬тери качества, Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего этот эллипс.
Следует понимать, что различие в представлении графи¬ческой информации в растровом и векторном форматах су¬ществует лишь для файлов. При выводе на экран любого изображения в видеопамяти формируется информация, со¬держащая данные о цвете каждого пикселя экрана.
Коротко о главном
Существуют два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный.
Растровая графическая информация — это сведения о цвете каждого пикселя при выводе изображения на экран.
Векторная графическая информация — это описания гра¬фических элементов (примитивов), из которых составлен ри¬сунок: прямых линий, дуг, эллипсов, многоугольников, за¬красок и пр.
Растровые графические редакторы формируют графиче¬ские файлы с данными растрового типа. Векторные редакто¬ры формируют графические файлы векторных форматов.
При сканировании изображений формируется графиче¬ская информация растрового типа.
Растровый формат позволяет получать изображения фото-графического качества; растровые графические файлы име¬ют большой размер и обычно подвергаются сжатию.
Файлы векторного формата относительно невелики. Век¬торное изображение хорошо поддается растяжению и сжа¬тию, не теряя при этом качества.
Вопросы и задания
1.    В чем разница между растровым и векторным способами представления изображения?
2.    Что такое графические примитивы?
3.    Какая информация хранится в файлах растрового типа и в файлах векторного типа?
4.    Что такое система графических координат?
5. С помощью каких средств (программных, технических) получа¬ется растровая и векторная графическая информация?
6. Какой способ представления графической информации эконом¬нее по использованию памяти?
7.    Для чего производится сжатие файлов растрового типа?
8.    Как реагируют растровые и векторные изображения на измене¬ние размеров, вращения?
9.    Получите растровый код и векторное описание для изображе¬ния букв «Н», «Л», «Т» на черно-белом экране с графической сеткой размером 8x8.

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.