Двовимірна графіка (2D - графіка)
Двовимірна графіка класифікується за типом подання графічної інформації, і наступними з нього алгоритмами обробки зображень. Зазвичай комп'ютерну графіку поділяють на векторну та растрову.Векторна графіка
Векторна графіка представляє зображення як набір геометричних примітивів. Зазвичай як них вибираються точки, прямі, кола, прямокутники, багатокутники. Об'єктам надаються деякі атрибути, наприклад, товщина ліній, колір заповнення. Малюнок зберігається як набір координат, векторів та інших чисел, що характеризують набір примітивів.Векторна графіка є протилежністю растрової графіці, яка представляє зображення як матрицю пікселів (крапок). Растрові зображення погано масштабуються, тоді як векторні зображення можуть бути необмежено збільшені без втрати якості. Разом з тим, не всяке зображення можна представити як набір з примітивів. Такий спосіб подання хороший для схем, використовується для масштабованих шрифтів, ділової графіки, дуже широко використовується для створення мультфільмів і просто роликів різного змісту. Достоинства векторної графіки:
- розмір (обсяг) зображення залежить від величини об'єкта. Зберігається не саме зображення, а лише деякі основні дані, використовуючи які програма щоразу відтворює зображення наново.
- зображення можна нескінченно збільшувати (масштабувати) без втрати якості.
- параметри об'єктів зберігаються і можуть бути змінені. Переміщення, масштабування, обертання, наповнення тощо. Не погіршать якість малюнка.
Недоліки векторної графіки:
- не кожен об'єкт може бути легко зображений у векторному вигляді.
- Переведення векторної графіки в растрову відбувається без втрати якості, а зворотний шлях не завжди можливий і не забезпечує високої якості векторного малюнка. Популярні формати векторної графіки: nbsp; />AI - підтримується векторним графічним редактором Adobe illustrator. Зручний для швидкої розмітки сторінки з логотипом та графікою - простого односторінкового документа, що не містить текст.
EPS - формат створений компанією Adobe і послужив базою для створення ранніх версій формату Adobe Illustrator.
Векторна графіка ідеальна для простих чи складових малюнків, які мають бути апаратно-незалежними або не потребують фотореалізми.
Растрова графіка
Растрова графіка - двомірний масив пікселів (матриця). Кожному пікселю визначається значення яскравості, кольору, прозорості або комбінація цих значень. Без втрат якості растрові зображення можна лише зменшувати, при цьому деякі деталі зображення зникнуть назавжди. Збільшення растрових зображень (масштабування) супроводжується втратою якості та розмиттям меж складових зображення. У растровому вигляді представимо будь-яке зображення, проте цей спосіб зберігання має свої недоліки: більший обсяг пам'яті, необхідний для роботи із зображеннями, втрати при редагуванні.Характеристики растрового зображення:
розмір - добуток ширини на висоту в пікселях, рідко вказують загальну кількість пікселів (зазвичай вимірюється в мегапікселях); ;
дозвіл - кількість інформації на одиницю довжини. Вимірюється в ppi (pixels per inch ≈ пікселі на дюйм (інч)) і dpi (dots per inch - точки на дюйм).
глибина кольору - кількість біт на один піксель (bpp), виділених для опису тонових чи колірних характеристик кожного пікселя. Найбільш популярними дозволами є: 8bpp (256 кольорів), 16bpp (65536 кольорів), 24bpp (16777216 кольорів) – наближений до квітів реального світу.
колірна модель: RGB, CMYK, XYZ та ін.
Растрові зображення редагують за допомогою растрових графічних редакторів. Створюється растрова графіка фотоапаратами, сканерами, безпосередньо в растровому редакторі і шляхом експорту з векторного редактора. br />- дозволяє відтворити практично будь-який малюнок, незалежно від складності, на відміну від векторній, де неможливо точно передати ефект переходу від одного кольору до іншого. Кожен піксель незалежний один від одного.
- поширеність — використовується зараз практично скрізь, від маленьких значків до плакатів, використовується в web-дизайні.
- висока швидкість обробки складних зображень, якщо не потрібно масштабування. пристроїв введення/виведення графічної інформації, таких як монітор, принтер, цифровий фотоапарат, сканер та ін.
Недоліки растрової графіки:
- Великий розмір файлів із простими зображеннями. Об'єм файлу точкової графіки однозначно визначається добутком площі зображення на роздільну здатність і на глибину кольору.
- неможливість ідеального масштабування без втрати якості.
- при будь-яких трансформаціях: поворотах, нахилах тощо .д. неможливо обійтися без спотворень.
Популярні формати растрових зображень
Растрові зображення зазвичай зберігаються в стислому вигляді. Залежно від типу стиснення може бути можливо або неможливо відновити зображення точно таким, яким воно було до стиснення (стиснення без втрат або з втратами). Так само в графічному файлі може зберігатися додаткова інформація: про автора файлу, фотокамеру та її налаштування, кількість точок на дюйм під час друку та ін.
Алгоритми стиснення без втрат, засновані на зменшенні надмірності інформації.
PNG (portable network graphics) - растровий формат зберігання графічної інформації, що використовує стиск без втрат. PNG був створений як вільний для використання формат для вдосконалення та заміни формату GIF (що вимагають ліцензії для використання) і значно складнішого формату TIFF . кольорів у зображенні (GIF використовує у кращому випадку 8-бітовий колір – 256 кольорів). Даний формат не підтримує анімації (множинного зображення).
PNG - єдиний з поширених в Інтернеті форматів, що дозволяє отримувати повнокольорові зображення з прозорим фоном, проте не всі web-браузери однаково відображають вміст png-файлу. Проблема підтримки 32-бітової прозорості картинки формату PNG в IE була вирішена в сьомій версії браузера. орієнтований насамперед зберігання зображень як індексованих кольорів (трохи більше 256). GIF використовує LZW-компресію без втрат, що дозволяє якісно стискати файли (до 256 кольорів), в яких багато однорідних заливок (логотипи, написи, схеми).
Формат GIF використовується тільки за своїм початковим призначенням - Інтернеті, оскільки підтримує лише індексовані зображення. GIF дозволяє зберігати в одному файлі кілька індексованих зображень. Браузери здатні демонструвати ці зображення по черзі, отримуючи в результаті нескладну анімацію. GIF анімація через свою простоту найбільш поширена в інтернеті. Крім того, один з кольорів на панелі індексованого зображення можна оголошувати прозорим.
Зменшення розміру файлу досягається видаленням з опису палітри кольорів, що не використовуються, і рядкового стиснення даних. З 1995 року розробник GIF компанія Compuserve зробила платним його використання у програмних продуктах. Це призводить до поступового витіснення цього популярного формату з Інтернету.
BMP (Windows Bitmap) - растровий формат, створений Microsoft, орієнтований на застосування в операційній системі windows. Підтримуються лише зображення у моделі RGB із глибиною кольору до 24 біт. Не підтримуються додаткові колірні та альфа-канали, контури відсічення, керування кольором. У принципі формат передбачає використання найпростішого алгоритму стиснення (Run Length Encoding, RLE) без втрат інформації, але цей варіант використовується рідко через потенційні проблеми несумісності.
З форматом BMP працює величезна кількість програм, оскільки його Підтримка інтегрована до операційних систем Windows. Файли формату BMP можуть мати розширення .bmp, .dib та .rle. З-за великого обсягу BMP рідко використовується в Інтернеті.
PSD Photoshop і підтримує всі його можливості.
Форматом підтримуються всі колірні моделі та будь-яка глибина кольору від біло-чорного до true color, стиск без втрат. До недоліків формату PSD можна віднести недостатню сумісність з іншими поширеними програмами.
Алгоритм стиснення з втратами заснований на видаленні частиниінформації (як правило, найменш сприймається оком).
JPEG (Joint Photographic Experts Group) – широковикористовуваний метод стиснення фотозображень, заснований на видаленні зображення тієї частини інформації (яка слабко сприймається людським зором) і усереднення кольору сусідніх пікселів (інформація про яскравість при цьому не усереднюється). Ступінь стиснення, а отже і кількість інформації, що видаляється, плавно регулюється. При детальному розгляді сильно стисненого зображення помітно розмиття різких меж. Для файлів формату JPEG найбільш поширені розширення: .jpeg, .jfif, .jpg, .JPG, або .JPE. Однак із них .jpg найпопулярніше розширення на всіх платформах. Широко використовується в Інтернеті.
Інші алгоритми стиснення
TIFF (Tagged Image File Format) - формат створений спеціально для зберігання сканованих зображень та став популярним форматом для зберігання зображень з великою глибиною кольору, відправлення факсів, розпізнавання тексту, у поліграфії, широко підтримується графічними програмами. Виняткова гнучкість формату зробила його справді універсальним. ТIFF на сьогоднішній день є гнучким, універсальним і активно розвивається. Версії формату існують на всіх комп'ютерних платформах, що робить його виключно зручним для перенесення ними растрових зображень. TIFF підтримує монохромні, індексовані, напівтонові та повнокольорові зображення в моделях RGB і CMYK з 8- та 16-бітними каналами. Найбільшою перевагою формату залишається підтримка практично будь-якого алгоритму стиснення (з втратами і без). Найбільш поширеним є стиск без втрат інформації за алгоритмом LZW (Lempel Ziv Welch). Файли формату TIFF, як правило, мають розширення .tiff або .tif.
RAW (англ. будь-яких перетворень, а також зберігає налаштування фотокамери. Формат файлу залежить від моделі камери, єдиного стандарту не існує. Дані RAW містить набагато більше інформації, ніж JPEG. Як правило, такі файли мають розрядність 12 або 14 біт на піксель, в порівнянні з 8 бітами у JPEG. Тому файли формату RAW мають більший обсяг, ніж JPEG, але менший, ніж наприклад TIFF.
