Растровая графика

Растровая графика

Схема хранения растровой графики. 

Растровое изображение  — представляющая собой сетку  пикселей или точек цветов (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах  и материалах. 

Важными характеристиками изображения являются:

количество пикселов - разрешение. Может указываться  отдельно количество пикселов по ширине и высоте (1024*768, 640*480,...) или же, редко, общее количество пикселов (часто  измеряется в мегапикселах);

количество используемых цветов или глубина цвета (эти характеристики имеют следующую зависимость: N = 2I, где N - количество цветов,а I - глубина цвета);

цветовое пространство (цветовая модель) RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др. 

Растровую графику  редактируют с помощью растровых  графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде скриншотов. 

Достоинства

Растровая графика  позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому без потерь в размере файла.

Распространённость  — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.

Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.

Растровое представление  изображения естественно для  большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как  мониторы (за исключением векторных), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры. 

Недостатки

Большой размер файлов с простыми изображениями.

Невозможность идеального масштабирования.

Невозможность вывода на печать на плоттер. 

Из‑за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику. 

Вывод изо-й на растровые  устройства.

Растровые изображения  очень хорошо передают реальные образы. Они замечательно подходят для фотографий, картин и в других случаях, когда требуется максимальная "естественность".  

Такие изображения  легко выводить на монитор или  принтер, поскольку эти устройства тоже основаны на растровом принципе.  

Одной из главных  проблем растровых файлов является масштабирование:

при существенном увеличении изображения появляется зернистость, ступенчатость, картинка может превратиться в набор неряшливых квадратов (увеличенных пикселей ). 
 
 

Методы  улучшения четкости  

Повышение четкости ≈ важный шаг в процессе обработки  любого изображения, имеющего своей конечной целью печатный документ. На это существует ровно две причины:  

ввод и вывод.  

Ввод ≈ Сканированные  изображения и изображения с Photo CD всегда требуют повышения четкости, так как некоторые дефекты  появляются уже во время самого процесса сканирования. (Чтобы лучше понять это явление, обратитесь к нашей книге Сканирование ≈ профессиональный подход.} Изображения, полученные при помощи цифровых камер, тоже, как правило, приходится делать резче, поскольку во всех камерах, кроме моделей самого высокого класса, элементы ПЗС вносят примерно такой же шум, как и элементы ПЗС, применяемые в настольных сканерах. Только барабанные сканеры и сложные настольные сканеры промежуточного класса способны легко, еще до первой записи изображения, справляться с подобной нехваткой четкости, связанной с самим процессом ввода.  

Вывод ≈ Процесс  печати также, как правило, смягчает изображение, в основном благодаря  капризному взаимодействию бумаги и  краски. Поэтому необходимо всегда добиваться несколько большей четкости изображения, чем это кажется необходимым, потому что на бумаге конечный продукт неизбежно будет выглядеть немного мягче, чем на вашем мониторе.  

Метод цифрового  улучшения четкости непригоден для  исправления ошибок съемки, он не способен вернуть кристальную ясность нерезкому оригиналу. А вот что можно сделать с помощью умелого применения методов повышения четкости, ≈ так это усилить контраст изображения, улучшив восприятие контуров объектов. Существует много способов улучшения четкости изображения, но не все из них одинаково эффективны. 

Простейшие  методы улучшения  контраста  

Большинство основных методов повышения четкости основаны на простом улучшении контраста  изображения, либо глобального, с помощью  настройки яркости и контраста  или применения повышающих четкость фильтров, либо локального, с использованием инструментов улучшения четкости. Глобальные методы улучшения контраста подобны кувалде ≈ сдвигая данные в изображении к предельным значениям тонов, они стирают мелкие детали. Чтобы добиться выборочной четкости изображения, необходимы более тонкие методы. Но в некоторых случаях требуется получить именно такие изображения, с высоким контрастом и малым числом деталей: например, если из-за недостаточного финансирования документ будет напечатан на сильно впитывающей краску бумаге и воспроизвести широкий диапазон тонов будет невозможно.  

С другой стороны, усиление контраста в отдельных  частях изображения способно намного  улучшить общее восприятие четкости. Для этого необходимо повысить контраст в наиболее важных местах, в области более светлых тонов, таких как тона первой четверти диапазона, и в тех местах, на которые сразу обращается внимание. 
 
 
 

Алгоритм  вывода прямой линии 

Поскольку экран  растрового дисплея с электронно-лучевой  трубкой (ЭЛТ) можно рассматривать как матрицу дискретных элементов (пикселов), каждый из которых может быть подсвечен, нельзя непосредственно провести отрезок из одной точки в другую. Процесс определения пикселов, наилучшим образом аппроксимирующих заданный отрезок, называется разложением в растр. В сочетании с процессом построчной визуализации изображения он известен как преобразование растровой развертки. Для горизонтальных, вертикальных и наклоненных под углом 45°. отрезков выбор растровых элементов очевиден. 

  Инкрементные алгоритмы выполняются как последовательное вычисление

координат соседних пикселов путём добавления приращений координат. Приращения

рассчитываются  на основе анализа функции погрешности. В цикле выполняются

только целочисленные  операции сравнения и сложения/вычитания. Достигается

повышение быстродействия для вычислений каждого пиксела  по сравнению с прямым

способом.  

Кривые  Безье. (частный случай кривой третьего порядка).

Рисовать кривую третьего порядка по заданным коэффициентам  ее уравнения — занятие не слишком интересное. Для упрощения этой утомительной процедуры в векторных редакторах применяют не любые кривые третьего порядка, а их особый вид, называемый кривыми Безье. Отрезки кривых Безье — это частный случай отрезков кривых третьего порядка. Они описываются не одиннадцатью параметрами, как произвольные отрезки кривых третьего порядка, а лишь восемью, и потому работать с ними удобнее.

Метод построения кривой Безье основан на использовании  пары касательных, проведенных к  линии в точках ее концов. На практике эти касательные выполняют роль «рычагов», с помощью которых линию изгибают так, как это необходимо. На форму линии влияет не только угол наклона касательной, но и длина ее отрезка. Управление касательной (а вместе с ней и формой линии) производят перетаскиванием маркера с помощью мыши.

Большинство векторных  редакторов для изображения и  хранения кривых линий используют именно кривые Безье. 

Алгоритмы вывода фигур

Описание алгоритмов с помощью схем – один из наиболее наглядных и распространенных способов задания алгоритмов. 

Схемой называется графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором  каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических фигур, конфигурация которых определяет характер обозначаемых действий. 

Условные графические  изображения, используемые при построении схем, называются символами. Система  символов и правила построения алгоритмов определены соответствующими стандартами. 

Основные символы  схем алгоритмов представлены на рис. П.2.1. Символы схемы располагаются сверху вниз. Линии соединения символов – линии потока, показывают направление процесса обработки. Стрелки на соединяющих линиях не ставят при направлениях сверху-вниз и слева-направо; противоположные направления показывают стрелкой на линии потока. 

Символы на схеме  помещаются в положении, изображенном на рис. П.2.1. Линия потока может изображаться как вертикально, так и горизонтально. За исключением символа «решение»  остальные символы, относящиеся  к процессу обработки информации, имеют один вход и один выход линий потока. В символ «решение» линии потока входят вертикально только один раз, а выходить могут как вертикально, так и горизонтально. 

Алгоритм  закрашивания 

Алгоритм закрашивания очень часто используется в компьютерной графике для закрашивания фигур имеющих границы. Так же этот алгоритм может иметь и другое применение например его можно использовать для нахождения центра масс тела по его изображению. Приведу два алгоритма один рекурсивный, а второй линейный. Рекурсивный имеет один недостаток, его нельзя использовать для закрашивания больших фигур так как при большом количестве элементов происходит переполнение стека. Код использует OpenCV для работы с изображениями, но при желании их можно переписать под что угодно. 

Стиль (тип) заполнения области 

Область внутри контура может быть закрашена  или заштрихована. В первом случае область полностью перекрывает  фон, а во втором — сквозь незаштрихованные участки области будет виден  фон.

  

В качестве значения свойства Color можно использовать любую из констант типа TColor (см. список констант для свойства Pen.color в табл. 10.2).

  

Константы, позволяющие  задать стиль заполнения области, приведены  в табл. 10.6.

  

Таблица 10.6. Значения свойства Brush, style определяют тип закрашивания

       

  Константа

  Тип заполнения (заливки) области

  

  bsSolid

  Сплошная заливка

  

  bsClear

  Область не закрашивается

  

  bsHorizontal

  Горизонтальная штриховка

  

  bsVertical

  Вертикальная штриховка

  

  bsFDiagonal

  Диагональная штриховка с наклоном линий вперед

  

  bsBDiagonal

  Диагональная штриховка с наклоном линий назад

  

  bsCross

  Горизонтально-вертикальная штриховка, в клетку

  

  bsDiagCross

  Диагональная штриховка, в клетку

 

      Инструменты выделения 

    

Выделенные  области Выделенные области (selections) в окне редактора отображаются точно так же, как и маски - штриховой линией. Однако выделенные области и маски - это не совсем одно и то же. 

Например, выделенную область можно передвинуть на другое место, как будто она вырезана из картинки ножницами. На ее месте останется прозрачная дырка. При дублировании выделенной области дырки не остается, вы перемещаете копию выделенной области. Передвинутая выделенная область становится плавающей (floating selection), как бы поднимаясь над остальной картинкой на отдельный временный слой. Изображение под передвигаемым плавающим фрагментом остается в сохранности. 

маска - это средство, позволяющее защитить от изменений некоторую часть растрового изображения. Нечто вроде трафарета. Маска состоит из открытых и закрытых для редактирования участков. В окне редактора при рисовании она представляется в виде бегущей черно-белой штриховой линии (marquee), очерчивающей эти участки. То есть компьютерный трафарет прозрачен, вы видите и то, что не попадает в его прорези.