Растровая графика; биты и пикселы

Термин растровая графика достаточно очевиден, поскольку его содержание определяется самим названием. Основным для растровой графики является понятие растрового массива - совокупности битов, в целом образующих в памяти компьютера то или иное изображение.

Векторно-ориентированными называют такие программы, которые способны работать не только с изображениями векторной графики, но и выполнять несложную обработку растровых изображений.

Файл - понятие, широко используемое специалистами, работающими с компьютерной техникой.

Файл - это информационная запись, находящаяся в памяти компьютера или на магнитном носителе информации.

Бит - минимальная единица информационной записи, принимающая одно из двух значений: ноль или единица.

Бит представляет собой наименьший элемент памяти компьютера, который может находиться в одном из двух состояний - включенном или выключенном. В простейшем виде эти состояния можно использовать для представления черного и белого цветов в памяти компьютера, так что, комбинируя их сочетания, можно создать электронный образ монохромного изображения. Таким образом, простейшее растровое изображение, записанное в памяти компьютера, отдаленно напоминает лист клетчатой бумаги, на котором каждая клетка закрашена черным или белым цветами, в совокупности образующими форму рисунка.

Каждая клетка такого растрового изображения, записанного в памяти компьютера, называется пикселем. Именно из них складывается растровая картинка, выраженная в цифровой форме. Пиксел - это основной элемент всех растровых изображений, который приобретает физические размеры лишь тогда, когда отображается на устройстве вывода информации, например мониторе или принтере. В этом случае термин видеопиксел обозначает отдельное пятно на экране монитора, а термин точка - отдельную точку на изображении, напечатанном, к примеру, на лазерном принтере.

Самый простой тип растрового изображения формируется в памяти компьютера из пикселов, имеющих только два возможных цвета - черный и белый, Для хранения информации о таких цветах достаточно одного бита памяти компьютера. Поэтому изображения, состоящие из пикселов этого вида, называются однобитовыми.

Для записи информации обо всем многообразии цвета необходимо большее количество битов. Чем больше битов используется, тем больше оттенков цвета можно хранить с их помощью. Так, например, если каждый пиксел для хранения информации о цвете требует 8 битов, то изображение будет называться восьмибитовым.

Число битов, используемых для хранения цвета каждого пикселя, называется битовой глубиной. При этом общее количество цветов или оттенков серого можно определить, если возвести число два в степень, равную количеству битов в пикселе. Если пиксел состоит из двух битов, то всего получится 2а возможных комбинаций значений включено/выключено. Таким образом, пиксел, состоящий из двух битов, будет содержать информацию лишь о четырех возможных цветах или оттенках серого.

Четыре бита информации дают 24 или 16 различных цветов (или градаций серого); 8 бит - 2⁸ или 256 цветов; 24 бита обеспечивают получение более 16 миллионов цветов. Цвета, описываемые 24 битами, часто называются естественными цветами, потому что 16 миллионов цветов более чем достаточно даже для натренированного глаза художника.

Для того чтобы электронная картинка, хранящаяся в памяти компьютера, могла быть записана в виде файла растрового изображения, файл должен хранить информацию о размерах изображения и расположении пикселов в нем. Эти характеристики, также как и битовая глубина изображения, являются основными для файлов растровой графики.

Обычно размеры растрового изображения записываются в файле отдельной строкой, где указывается его ширина и высота, выраженные в пикселях. Например, размер изображения 640x480 означает, что оно имеет 640 пикселов по горизонтали и 480 пикселов по вертикали. Произведение этих двух чисел дает общее количество пикселов, в данном случае оно равно 307200. Размеры изображения определяют сетку, в которой каждый пиксел имеет свого позицию. Благодаря этому компьютер может последовательно запоминать пикселы в виде строки данных, что позволяет воссоздать их расположение в сетке.

Рис. 6,3 иллюстрирует, как изобразительный элемент-раппорт, воспроизводимый на матрице размером 8x9 пикселов, записывается в виде размера растрового изображения и строки данных, в которой указывается расположение пикселов, формирующих его изображение.

Показанный на рисунке способ записи является самым простым, но не самым эффективным с точки зрения сохранения данных об изображении. Более эффективный способ состоит в том, чтобы последовательно сохранять число только черных и белых пикселов, Это - один из возможных методов сжатия данных, формирующих растровое изображение, и, соответственно, один из способов экономии памяти компьютера.

Рис.6.З Запись в файле черно-белого растрового изображения

Вопросы сжатия файлов растровой графики имеют очень большое значение, поскольку изображения занимают огромный объем памяти компьютера. Арт-дизайнерам, работающим с растровой графикой, требуются компьютеры с емкостью памяти от нескольких гигабайт до одного терабайта (один триллион байтов). Поэтому в современных компьютерных системах используются различные способы записи и сжатия файлов - растровой графики, позволяющие экономить ресурсы компьютера.