Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Смайлик в верхнем левом углу является растровым изображением. При увеличении отдельные пиксели отображаются в виде квадратов. При дальнейшем увеличении их можно анализировать, создавая их цвета, комбинируя значения для красного, зеленого и синего.

В компьютерной графике и цифровой фотографии , A растровый графический является матричной структурой данных , которая представляет собой , как правило прямоугольную сетку пикселей (точки цвета ), который можно увидеть с помощью дисплея компьютера , бумагу или другой носитель дисплея. Растровые изображения хранятся в файлах изображений с различными форматами распространения , производства , генерации и получения .

В полиграфической и допечатной отраслях растровая графика известна как контуры (от «непрерывных тонов »). Противоположностью contones является «линейная работа» , обычно реализуемая в виде векторной графики в цифровых системах. [1]

Растровое изображение представляет собой прямоугольную сетку пикселов, с цветом каждого пикселя быть определено числом битов. [2] Растровое изображение может быть создано для хранения в видеопамяти дисплея [3] или как независимый от устройства файл растрового изображения. [2] Растр технически характеризуется шириной и высотой изображения в пикселях и количеством бит на пиксель .

Распространенными форматами пикселей являются монохромный , градация серого , палитра и полноцветный , где глубина цвета [2] определяет точность представленных цветов, а цветовое пространство определяет диапазон цветового охвата (который часто меньше, чем полный диапазон цветового зрения человека. ). Цифровые изображения с высоким разрешением требуют значительного объема памяти , особенно при большой глубине цвета. Большой растровый ПЗС- сенсор в обсерватории им. Веры К. Рубина захватывает 3,2 гигапикселя в одном изображении (необработанное 6,4 ГБ) по шести цветным каналам, которые превышают спектральный диапазон.диапазон цветового зрения человека. Во время производства растровое изображение может существовать с различными разрешениями и глубиной цвета по причинам хранения и управления полосой пропускания.

Транспонирование изображения для скрытой растровой организации (относительно дорогостоящая операция для упакованных форматов с менее чем одним байтом на пиксель); создание дополнительного отражения растровой линии (почти свободного) до или после него составляет поворот изображения на 90 ° в одну или другую сторону.

Векторные изображения (линии) могут быть растрированы (преобразованы в пиксели), а растровые изображения векторизованы (растровые изображения преобразованы в векторную графику) с помощью программного обеспечения. В обоих случаях некоторая информация теряется, хотя некоторые операции векторизации могут воссоздать важную информацию, как в случае оптического распознавания символов .

Ранние механические телевизоры, разработанные в 1920-х годах, использовали принципы растеризации. Электронное телевидение, основанное на дисплеях с электронно-лучевой трубкой , сканируется в растровом формате с горизонтальными растрами, раскрашенными слева направо, и растровыми линиями, раскрашенными сверху вниз (верхняя часть монитора компьютера чаще всего относится к альбомной ориентации , а верхняя часть печатной страницы чаще всего относится к портретной ориентации; движение против течения требует поворота изображения). Слева-справа внутри верхнего-нижнего остается обычная организация пикселей в большинстве форматов файлов с растровым отображением и межсоединений растровых дисплеев, таких как VGA.и DVI .

Многие манипуляции с растрами напрямую отображаются на математические формализмы линейной алгебры , где математические объекты матричной структуры имеют центральное значение.

Этимология [ править ]

Слово «растр» происходит от латинского rastrum (грабли), которое происходит от radere (очищать). Это происходит из растрового сканирования из электронно - лучевой трубки (ЭЛТО) видеомониторов , которые рисуют линию изображения с помощью линии с помощью магнитной или электростатического рулевого управления сфокусированного электронного пучка . [4] По ассоциации он также может относиться к прямоугольной сетке пикселей. Слово rastrum теперь используется для обозначения устройства для рисования линий нотного станка .

Приложения [ править ]

Компьютерные дисплеи [ править ]

Большинство современных компьютеров имеют растровые дисплеи, где каждый экранный пиксель напрямую соответствует небольшому количеству битов в памяти. [5] Экран обновляется простым сканированием пикселей и их раскрашиванием в соответствии с каждым набором битов. Процедура обновления, критичная по скорости, часто реализуется с помощью специальных схем, часто как часть графического процессора .

При таком подходе компьютер содержит область памяти, в которой хранятся все данные, которые должны отображаться. Центральный процессор записывает данные в эту область памяти, а видеоконтроллер собирает их оттуда. Биты данных, хранящиеся в этом блоке памяти, связаны с конечным шаблоном пикселей, который будет использоваться для построения изображения на дисплее. [6]

Рано сканируется дисплей с растровой компьютерной графики был изобретен в конце 1960 - х годов А. Майкл Нолл в Bell Labs , [7] , но его заявка на патент , поданной 5 февраля 1970 был оставлен в Верховном суде в 1977 году по вопросу о патентоспособности программное обеспечение. [8]

Хранение изображений [ править ]

Использование растра для резюмирования точечного рисунка.

Большинство компьютерных изображений хранятся в форматах растровой графики или сжатых вариациях, включая GIF , JPEG и PNG , популярные во всемирной паутине . [2] [9] растровые данные структура основана на ( как правило , прямоугольной, квадратной основе) тесселяции в 2D плоскости в клетки. В этом примере ячейки тесселяции A накладываются на точечный шаблон B, в результате чего получается массив C счетчиков квадрантов, представляющий количество точек в каждой ячейке. Для наглядности справочная таблица был использован для раскрашивания каждой из ячеек на изображении D. Вот числа в виде простого вектора в порядке строки / столбца:

1 3 0 0 1 12 8 0 1 4 3 3 0 2 0 2 1 7 4 1 5 4 2 2 0 3 1 2 2 2 2 3 0 5 1 9 3 3 3 4 5 0 8 0 2 4 3 2 8 4 3 2 2 7 2 3 2 10 1 5 2 1 3 7

Наконец, вот представление растра с кодировкой длин серий, которое имеет 55 позиций:

значения: 1 3 0 1 12 8 0 1 4 3 ...длина: 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 ...

Этот процесс явно приводит к потере информации , начиная с действительных координат точек и заканчивая подсчетом целочисленных ячеек и порядковыми цветами, но есть и преимущества:

  • Структура данных обычно более компактная,
  • Растр легко визуализировать , и
  • Его можно связать с другими растрами, если места и разрешения правильно совмещены .
  • Это отдельно разделяющие участки плоскости .


Трехмерная воксельная растровая графика используется в видеоиграх, а также в медицинской визуализации, например, в МРТ-сканерах . [10]

Географические информационные системы [ править ]

Данные ГИС обычно хранятся в растровом формате для кодирования географических данных в виде значений пикселей. Информация географической привязки также может быть связана с пикселями.

Разрешение [ править ]

Растровая графика зависит от разрешения, то есть она не может масштабироваться до произвольного разрешения без потери видимого качества . Это свойство контрастирует с возможностями векторной графики , которые легко масштабируются в соответствии с качеством устройства, отображающего их. Растровая графика более практична, чем векторная графика с фотографиями и фотореалистичными изображениями, тогда как векторная графика часто лучше подходит для набора текста или графического дизайна . Современные компьютерные мониторы обычно отображают от 72 до 130 пикселей на дюйм (PPI), а некоторые современные потребительские принтеры могут разрешать 2400 точек на дюйм.(DPI) или более; Определение наиболее подходящего разрешения изображения для данного разрешения принтера может вызвать трудности, поскольку распечатанный результат может иметь более высокий уровень детализации, чем зритель может различить на мониторе. Обычно разрешение от 150 до 300 PPI хорошо подходит для четырехцветной печати ( CMYK ).

Однако для технологий печати, которые выполняют смешивание цветов посредством дизеринга ( полутонов ), а не наложения (практически все струйные и лазерные принтеры для дома / офиса), DPI принтера и PPI изображения имеют совсем другое значение, и это может вводить в заблуждение. Поскольку в процессе дизеринга принтер создает один пиксель изображения из нескольких точек принтера для увеличения глубины цвета , параметр DPI принтера должен быть установлен намного выше желаемого значения PPI, чтобы обеспечить достаточную глубину цвета без ущерба для разрешения изображения. Таким образом, например, для печати изображения с разрешением 250 пикселей на дюйм может потребоваться настройка принтера на 1200 точек на дюйм. [11]

Редакторы растровых изображений [ править ]

Редакторы изображений на основе растра, такие как PaintShop Pro , Corel Painter , Adobe Photoshop , Paint.NET , Microsoft Paint и GIMP , вращаются вокруг редактирования пикселей , в отличие от редакторов векторных изображений, таких как Xfig , CorelDRAW , Adobe Illustrator или Inkscape. , которые вращаются вокруг редактирования линий и фигур ( векторов ). Когда изображение визуализируется в редакторе растровых изображений, оно состоит из миллионов пикселей. По своей сути редактор растровых изображений работает, управляя каждым отдельным пикселем. [9] Большинство [необходимая ссылка ]редакторы изображений на основе пикселей работают с использованиемцветовой модели RGB, но некоторые также позволяют использовать другие цветовые модели, такие какцветовая модель CMYK. [12]

См. Также [ править ]

  • Сравнение редакторов растровой графики
  • Дизеринг
  • Полутона
  • Алгоритмы масштабирования пиксель-арта
  • Редактор растровой графики
  • Форматы файлов растровой графики
  • Обработчик растровых изображений
  • Растровое сканирование
  • Растеризация
  • Текстовая полуграфика
  • Атлас текстур
  • Векторная графика - метод контрастной графики

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Патент US6469805 - Элементы управления обработкой растровых изображений для цифровой печати цветных изображений» . Google.nl . Проверено 30 ноября 2014 года .
  2. ^ a b c d "Типы растровых изображений" . Документы Microsoft . Microsoft. 29 марта 2017 . Проверено 1 января 2019 . Количество бит, выделенных отдельному пикселю, определяет количество цветов, которые могут быть назначены этому пикселю. Например, если каждый пиксель представлен 4 битами, то данному пикселю может быть назначен один из 16 разных цветов (2 ^ 4 = 16).
  3. ^ «Класс растрового изображения» . Msdn.microsoft.com . Проверено 30 ноября 2014 года .
  4. ^ Бах, Майкл; Мейген, Томас; Страсбургер, Ганс (1997). «Растровые электронно-лучевые трубки для исследования зрения - пределы разрешения в пространстве, времени и интенсивности, а также некоторые решения». Пространственное видение . 10 (4): 403–14. DOI : 10.1163 / 156856897X00311 . PMID 9176948 . 
  5. ^ "отображение растрового изображения из FOLDOC" . Foldoc.org . Проверено 30 ноября 2014 года .
  6. ^ Мюррей, Стивен. «Графические устройства». Компьютерные науки , отредактированный Роджером Р. Флинном, т. 2: Программное обеспечение и оборудование, Macmillan Reference USA, 2002, стр. 81-83. Электронные книги Gale , https://link-gale-com.libaccess.lib.mcmaster.ca/apps/doc/CX3401200218/GVRL?u=ocul_mcmaster&sid=GVRL&xid=acaf5d43 . По состоянию на 3 августа 2020 г.
  7. Нолл, А. Майкл (март 1971 г.). "Компьютерная графика со сканированным дисплеем". Коммуникации ACM . 14 (3): 143–150. DOI : 10.1145 / 362566.362567 .
  8. ^ «Патенты» . Noll.uscannenberg.org . Проверено 30 ноября 2014 года .
  9. ^ a b «Растр против вектора» . Векторные преобразования графики Гомеса . Проверено 1 января 2019 . Растровые изображения создаются с помощью программ на основе пикселей или захватываются камерой или сканером. Они чаще встречаются, например, jpg, gif, png, и широко используются в Интернете.
  10. ^ «ГЛАВА-1» . Cis.rit.edu . Проверено 30 ноября 2014 года .
  11. Рианна Фултон, Уэйн (10 апреля 2010 г.). «Разрешение цветного принтера» . Несколько советов по сканированию . Проверено 21 августа 2011 года .
  12. ^ «Основы печати: RGB против CMYK» . Технологии HP . HP. 12 июня 2018 . Проверено 1 января 2019 . Если люди собираются увидеть это на мониторе компьютера, выберите RGB. Если вы его распечатываете, используйте CMYK. (Совет: в Adobe® Photoshop® вы можете выбирать между цветовыми каналами RGB и CMYK, перейдя в меню «Изображение» и выбрав «Режим».)