Автоматизацияработы с изображением основана на его представлении математической моделью. В настоящее время для этой цели используют несколько классов математических моделей, из которых наиболее известны следующие три:
· Растровые модели;
· Векторные модели;
· Модели трехмерной графики (3D - модели).
Все модели служат одной цели: представлять непрерывное аналоговое графическое изображение дискретной последовательностью чисел. Модели различаются между собой элементарными объектами, а также тем, как свойства элементарных изображений кодируются числами.
В растровой модели изображение считается:
1. Прямоугольным с фиксированными размерами по ширине и высоте;
2. Состоящим из регулярной последовательности цветных точек (пикселов[1]).
Когда форма объекта важнее, чем его цвет, используют векторные модели. Характерные примеры: чертежи, выкройки, схемы. Поскольку в векторной модели компьютер хранит не само изображение, а коэффициенты алгебраического уравнения, качество изображения не зависит от масштаба его увеличения.
Трехмерные модели позволяют передать не только сведения о цвете и форме объектов, но и об их взаимодействии в пространстве сцены. Полностью достоинства трехмерных моделей раскрываются, когда изображение динамически меняется и зритель может управлять воспроизведением. Поэтому трехмерные изображения либо просматривают с помощью специальных программ, позволяющих управлять углом зрения, либо их динамическое изменение предварительно записывают в видеоряд. Первый подход применяют в виртуальном моделировании, а второй – в кинематографии.
Изображение может храниться и обрабатываться в любой модели (векторной, растровой, трехмерной), но перед воспроизведением оно всегда преобразуется растровое. Это связано с конструкцией и принципом действия большинства экранных и печатающих устройств. Физически и экран и принтер являются растровыми устройствами. Поэтому в автоматизированном информационном обмене растровые изображения играют особую роль.
Схема кодирования растровых изображений - табличная. Кодирование выполняется в два этапа: сначала прямоугольное изображение представляется прямоугольной матрицей цветных точек, потом цвет каждой точки записывается числом или группой чисел.
Кодирование растрового изображения начинают с представления его в виде прямоугольной матрицы точек. Параметр, характеризующий частоту следования точек, называется разрешающей способностью изображения или оптическим разрешением. Оно измеряется количеством элементов изображения (в данном случае - пикселов), приходящимся на единицу длины изображения.
Системной единицей измерения длины является, как известно, метр (см, мм). Однако в вычислительной технике традиционно используется внесистемная единица – дюйм, и оптическое разрешение измеряется количеством точек, приходящихся на один дюйм[2] длины изображения – dpi, (dots per inch, англ ). Это грубое отступление от международных стандартов имеет столь прочные корни, что в большинстве случаев целесообразнее принять его к сведению, чем преодолевать. Так, например, максимальное оптическое разрешение технических устройств, выраженное в единицах dpi, являетсяих стандартной технической характеристикой. Некоторые характерные значения для распространенных устройств приведены в таблице
Оптическое разрешение
Характеристика разрешения
Характеристика устройств
72…250dpi
Экранное
Устройства экранного воспроизведения
300 dpi
Низкое
Принтеры и сканеры бюджетного класса, предназначенные для обслуживания внутреннего документооборота предприятий
600 dpi
Средне
Принтеры и сканеры экономического класса
1200 dpi
Высокое
Принтеры и сканеры представительского класса, предназначенные для обслуживания внешнего документооборота предприятий
2400 dpi
Полиграфическое
Полиграфические устройства
4800 dpi
Сверхвысокое
Репродукционные устройства
Суть растрового подхода заключается в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета.
Векторный подход представляет изображение как совокупность простых элементов: прямых, линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами.
В растровой графике графическая информация - это совокупность данных о цвете каждого пикселя на экране. В векторной графике графическая информация – это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие 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 сеткой. Горизонтальная ось Хнаправлена слева направо, а вертикальная ось У – сверху вниз.
Для примера рассмотрим «маленький монитор» с растровой сеткой размером 10х10 и черно-белым изображением.
-
Для кодирования в растровой форме на таком экране требуется 100 бит (1 бит на пиксель). Представим этот код в виде битовой матрицы, в которой строки и столбцы соответствуют строкам и столбцам растровой сети. Пусть «1» обозначает закрашенный пиксель, а «0» - не закрашенный. Вот как будет выглядеть такая матрица:
В векторном представлении буква «К» - это три линии. Всякая линия описывается указанием координат её концов в таком виде:
ЛИНИЯ (Х1,У1,Х2,У2)
Изображение буквы «К» можно описать следующим образом:
-