в каком виде графики сочетаются растровый и векторный способ хранения изображения
Растровая и векторная графика: это как?
Есть два вида картинок: в одной миллионы цветов и полный фотореализм; вторую можно увеличивать и уменьшать до бесконечности без потери качества. Вот как это всё работает.
👉 Как и большинство статей в журнале «Код», эта статья для начинающих. Юные Артемии, вам не сюда. Лучше порешайте наши задачки в паблике.
Растровая графика
Растр — это множество мелких точек, из которых может состоять изображение. В случае с компьютером растр — это пиксели, из которых состоит фотография.
Например, когда вы фотографируете на смартфон или цифровой фотоаппарат, вы получаете растровое изображение, которое состоит из множества отдельных точек. Если смотреть на экране телефона или компьютера, они не видны, но если сильно увеличить, то эти точки станут заметны.
Чем сильнее увеличим фотографию, тем больше видны пиксели
👉 У растровой графики есть два главных параметра: размер изображения и глубина цвета.
Размер изображения — это количество пикселей по горизонтали и вертикали. Чем больше размер, тем сильнее можно увеличивать картинку без потери качества. Например, возьмём одну и ту же фотографию, но у одной будет размер 100 на 200 пикселей, а у другой — 1000 на 2000 пикселей:
В одном и том же масштабе вторая картинка смотрится гораздо лучше, потому что в ней больше пикселей, которые передают больше деталей
Общее правило такое: чем больше пикселей на фотографии, тем больше мелких деталей можно на ней разглядеть. Именно поэтому производители камер и смартфонов постоянно увеличивают количество пикселей у себя в устройствах.
Глубина цвета. Представьте, что ваша камера в телефоне может различать только 16 цветов. В этом случае фотографии получались бы такими:
В целом понятно, что тут изображено, но выглядит странно
Это и есть глубина цвета — сколько разных оттенков присутствует на изображении. В нашем примере 16 цветов — это 4 бита, потому что 2 в 4 степени = 16. Сравните, как выглядит та же фотография с глубиной цвета 16 и 8 бит:
Чем больше глубина цвета, тем плавнее цветовые переходы на фото
Главное применение растровой графики — фотографии и изображения с большой глубиной цвета и множеством деталей. Фотографии — это растр. Рисунки от руки — чаще всего растр. Если на изображении природа, люди, водичка или что угодно со множеством деталей, скорее всего, такое изображение будет растровым.
Компьютеры классно справляются с растровыми изображениями, потому что растр довольно прост в обработке. Компьютер ставит подряд нужное количество пикселей и красит их в нужные цвета. Операция простая, математика минимальная, просто нужно повторить её много раз. Компьютеры в этом сильны.
Векторная графика
В отличие от растровой графики, векторная состоит не из пикселей, а из математических формул. В такой графике каждое изображение нарисовано с помощью отдельных элементов:
Чтобы это нарисовать, у каждого элемента есть свои параметры, например:
Если компьютеру нужно нарисовать звёздное небо, мы можем дать ему такие команды:
В итоге получим такой рисунок:
Избражение: wallpapersafari.com
Так как мы не привязаны к размеру изображения, то по этим формулам компьютер может нам отрисовать звёздное небо любого размера — от обоев на телефон до рекламного билборда 4 на 6 метров. При этом при увеличении потери качества не происходит — компьютер просто получает от нас финальный размер изображения и рисует всё в нужных пропорциях.
👉 Сила векторной графики — в возможности бесконечно увеличивать и уменьшать размер изображения без потери качества. При изменении размера компьютер сразу пересчитывает все формулы и отрисовывает картинку заново. Поэтому при увеличении векторной графики не появляются пиксели и размытие, даже если нам нужно увеличить одну звезду в 100 раз:
Минус векторной графики в том, что в ней очень сложно создать фотореалистичное изображение. Дело в том, что каждая деталь, каждый новый цвет и каждый цветовой переход — это новая формула. Чтобы построить фотореалистичную картинку, нужно очень много формул, которые будут сложно обсчитываться, и всё равно по деталям можно понять, что перед нами не фотография:
Каждый элемент на этой картинке задаётся своей формулой. Здесь много деталей, но всё равно видно, что это не фотография, а векторная иллюстрация 
То же самое изображение в кривых
Векторная графика чаще всего применяется там, где не нужна фотореалистичность — иконки, пиктограммы, рекламные материалы. Главная задача такого изображения — чтобы его можно было увеличить или уменьшить как угодно без потери качества.
‘ src=’https://thecode.media/wp-content/uploads/2021/01/image9.png’ alt=’Векторная графика’> Иконки — Сергей Чикин
Что дальше
Будем осваивать векторную графику в CSS. Заодно потренируемся наводить красоту на страницах и попрактикуемся в коде.
В каком виде графики сочетаются растровый и векторный способ хранения изображения
Для создания изображений применяются 2 технологии компьютерной графики:
1) векторная графика, в которой изображения строятся из векторов-линий;
2) растровая графика, в которой изображения строятся из точек.
Векторная графика
1) для обработки готовых рисунков и документов с целью улучшения их качества
2) для создания высококачественной рекламной продукции
3) для создания таблиц и графиков в документах
4) для создания иллюстраций, использующихся в полиграфической печати и мультимедийных электронных документах
5) для оформления иллюстраций к техническим книгам
6) для разработки иллюстративного материала для создания web-страниц.
Наиболее распространенными векторными графическими программами являются Visio, Illustrator, Corel Draw.
Векторные изображения – это рисунки, созданные с помощью графических объектов, которые можно описать математическими формулами. Каждое векторное изображение состоит из множества объектов – прямых и кривых линий, геометрических фигур. Все объекты называются векторами. Нарисовав круг с определенным радиусом, его можно произвольно перемещать, изменять цвет и размеры. Программа при этом будет выполнять преобразования, исходя из формы объекта, качество изображения будет оставаться неизменным. В файле с данными будут находиться формулы.
Векторные изображения на любом оборудовании воспроизводятся с максимальным качеством. Векторные программы являются наилучшим средством для создания высококачественных графических объектов, для которых важное назначение имеет сохранение четких контуров независимо от размера изображения. Каждый создаваемый контур представляет собой независимый объект, который можно перемещать, масштабировать, изменять. Векторная графика экономна в плане дискового пространства, необходимого для хранения изображения. Это связано с тем, что не само изображение, а некоторые основные данные и формулы, используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Описание цветовых характеристик незначительно увеличивает размер файла.
Векторная графика использует максимальные возможности разрешающей способности устройств ввода-вывода: принтеров и дисплеев. Векторная графика может включать в себя и изображения растровой графики. Важным преимуществом программ векторной графики являются развитые средства интеграции изображений и текста.
Разрешение векторных изображений.
Так как дисплей и принтер являются растровыми устройствами, то при передаче на них объектов векторной графики над ними выполняются операции растеризации. При выполнении этой операции линии векторного объекта разбиваются на небольшие прямолинейные отрезки. Чем меньше длина таких отрезков, тем более точно передается форма кривых линий, но при этом увеличивается количество элементарных отрезков, что существенно повышает сложность кривых линий. Если кривая линия окажется слишком сложной, то при ее растрировании может возникнуть ошибка, в результате которой эта кривая не будет напечатана. В связи с этим существует параметр, который называется разрешение на выходе векторных изображений и измеряется в количестве элементарных отрезков на дюйм и обозначается dpi. При передаче векторного изображения на монитор или принтер каждый элементарный отрезок соответствует нескольким точкам этих устройств и воспроизводится как растровое изображение.
1) векторная графика достаточно жесткая и ограничена в художественных живописных средствах
2) в программах векторной графики невозможно создавать и обрабатывать фотоизображения (вставлять можно)
3) векторный принцип описания изображений не позволяет автоматизировать ввод графической информации со сканера или цифровой камеры
Растровая графика. (Photoshop)
1) для открытия и редактирования различных типов цифровых изображений, в том числе фотографий
2) для выполнения цветовой коррекции изображения
3) для создания иллюстраций, использующихся в полиграфической печати и мультимедийных электронных документах
4) для разработки иллюстративного материала для создания web-страниц.
Растровые изображения – это изображения, построенные из отдельных цветных точек, которые называются пикселями. Растровое изображение представляет собой единый объект. Качество зависит от размера изображения. Каждый пиксель имеет строго определенное положение и цвет. Когда растровое изображение сохраняют в файле, то в нем находится массив из цветовых кодов для каждого пикселя. При обработке растровых изображений редактируются не конкретные объекты и контуры, а цветовые коды пикселей. Размер файла с растровым изображением зависит от количества пикселей. Растровые изображения обеспечивают достаточно высокую точность передачи цветов и полутонов. Поэтому они являются оптимальным средством представления фотографий. Качество растрового изображения напрямую зависти от разрешающей способности оборудования. Для представления растровых изображений всегда используется фиксированное число пикселей. Некорректная обработка растровых изображений, например произвольное изменение его размера или печать с более высоким разрешением, может привести к тому, что мелкие детали будут потеряны, а границы объектов будут неровными. Растровая графика реализует автоматизацию ввода изображений со сканера или цифровой фотокамеры. Растровая графика позволяет создавать в изображении различные фотоэффекты (размытость, зернистость и т. д.).
Разрешение растровых изображений.
Каждое растровое изображение содержит фиксированное количество пикселей. Поэтому для определения высоты и ширины такого изображения используется количество пикселей, располагающихся соответственно вдоль его вертикальной и горизонтальной границ. От количества пикселей в изображении и характеристик конкретного монитора зависит, каков будет размер этого изображения на экране. Растровое изображение сохраняется в виде групп пикселей с фиксированным разрешением. Разрешение изображения определяется плотностью пикселей в документе, измеряется плотностью пикселей на дюйм и обозначается ppi. Растровое изображение с высоким разрешением содержит больше пикселей, которые при этом имеют меньшие размеры, чем в аналогичном изображении с низким разрешением.
Рассмотрим пример изображения размером 1×1 дюйм. Предположим, что разрешение равно 72 ppi. Тогда данное изображение будет содержать следующее количество пикселей: 1*72 × 1*72 = 5184 пикселя. Если изображение 1×1 дюйм будет иметь разрешение 300 ppi, то будет содержать 90000 пикселей. За счет использования большего числа пикселей высокое разрешение позволяет получать при печати изображений более мелкие детали и более тонкие цветовые переходы. При более высоком разрешении кодируется большее количество пикселей, поэтому размер файла будет больше. Выбор оптимального разрешения зависит от того, на каком дисплее оно будет отображаться или на каком принтере будет напечатано. Если разрешение изображения ниже, чем разрешение принтера, то качество печати будет низким. Это связано с большим размером пикселей в этом случае.
Если разрешение изображения много выше, чем разрешение принтера, то печатная иллюстрация будет распечатана с максимальным качеством, которое позволяет получить принтер. При этом объем файла, где храниться изображение, будет тем больше, чем больше разрешение. Большой объем файла в свою очередь снижает скорость печати и скорость передачи файла по сети.
1) объем файла для хранения изображения определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета. Поэтому для повышения качества изображения увеличивают разрешение, что приводит к увеличению объема файла.
2) при повороте растрового изображения с четкими тонкими вертикальными линиями на небольшой угол происходит искажение линий. Это означает, что при любых трансформациях (поворотах, масштабировании, наклонах) в растровой графике невозможно обойтись без искажений. Для получения качественной печатной иллюстрации или качественного изображения на экране монитора необходимо, чтобы разрешение растрового изображения на или разрешение на выходе для векторного изображения были несколько ниже, чем собственное разрешение принтера или монитора.
Растровая и векторная графика. В чем разница?
Периодически мы слышим о том, что графика бывает векторной и растровой. Но не каждый сможет объяснить разницу между этими двумя понятиями. Возможно для человека, который работает с текстовыми редакторами и электронными таблицами, она и не важна, но если мы говорим о дизайне и графике, понимание различных способов построения изображений необходимо.
Создайте свой логотип онлайн. Более 50 тысяч брендов по всему миру уже используют логотипы от Турболого.
Растровая графика
Чтоб понять принцип построения растрового изображения, представьте себе лист масштабно-координатной бумаги (миллиметровки), каждая клеточка которого закрашена каким-то цветом. Такую клеточку называют пикселем.
Качество изображения называют разрешением. Его определяют количеством пикселей, которые как раз и формирует рисунок. Чем больше пикселей размещено на единице площади, тем выше разрешение, а следовательно выше и качество изображения. Например рисунок с разрешением 1280×1024 состоит из 1280 px по вертикали и 1024 px по горизонтали. Следует отметить, что в данном случае речь идёт о физическом размере изображения, а не о единице площади (дюйме, сантиметре и т.п.).
Основным недостатком растровых изображений является заметное ухудшение качества при масштабировании (имеется ввиду увеличение размера изображения). Дело в том, что увеличивая (уменьшая) размер изображения, Вы увеличиваете (уменьшаете) размер каждого пикселя, что, при значительном масштабировании, позволяет их визуально определить.
Кроме того, наиболее часто к недостаткам растра относят: отсутствие возможности поворота рисунка на угол, отличный от 90* без заметного искажения самого рисунка, а также размер файла, который напрямую связан с качеством изображения.
Достоинства растровых картинок также бесспорны. В первую очередь это фотографическое качество получаемого изображения, способное передать всю гамму цветов и их оттенков.
Наиболее распространеным программным обеспечением для работы с растровыми изображениями является Adobe Photoshop.
Векторная графика
Построение векторного изображения основано на так называемых опорных точках, которые соединены между собой кривыми, определяемыми соответствующими математическими алгоритмами. Работая с векторным изображением, пользователь задаёт его опорные точки и характер векторных кривых между ними.
К преимуществам векторных изображений чаще всего относят простоту редактирования как рисунка в целом, так и его отдельных элементов, возможность как корректировки, так и значительного изменения размера изображения без потери качества (включая поворот на заданный пользователем угол) и изменения размера файла, а также небольшой размер файла.
Векторные изображения могут быть легко преобразованы в растровый формат любого разрешения.
Создание полноцветных векторных рисунков фотографического качества достаточно трудоемко и технически сложно, что существенно ограничивает возможности работы с целым рядом категорий изображений и является её основным недостатком.
Наиболее популярным программным обеспечением для работы с векторной графикой являются CorelDraw и Adobe Illustrator.
Плюсы и минусы
Растровые изображения
Плюсы: четко и максимально правдоподобно отображает оттенки цветов, их перетекание из одного в другой, а также тени.
Минусы: При увеличении заметно теряет в четкости и выглядит не качественно.
Применение: Применяются, как правило, при работе с фотографиями и другими изображениями с насыщенной цветовой гаммой и плавными переходами цвета. Активно применялась при дизайне сайтов, иконок приложений. Правда сейчас, когда flat и material дизайн стали так популярны, дизайнеры все чаще использую векторные программы для своих творений.
Векторные изображения
Плюсы: масштабирование без потери четкости изображения. Малый размер изображений.
Минусы: очень сложно передать плавные переходы цвета и добиться фотографического качества
Применение: Применяется при создании логотипов компаний, визиток, буклетов и иной печатной продукции. Также редакторы векторной графики незаменимы при создании новых, оригинальных шрифтов. Но и это еще не все. В редакторах векторной графики можно создавать прекрасные иллюстрации.
Чаще всего, дизайнеры совмещают эти типы графики, чтобы добиться максимального эффекта. Иногда лучше использовать растр, иногда — вектор. Надеемся, эта статья помогла вам немного лучше понять в чем разница между этими двумя типами изображений. Спасибо за внимание.
Продуктовый и графический дизайнер с опытом работы более 10 лет. Пишу о брендинге, дизайне логотипов и бизнесе.
1. Растровая и векторная графика
1.1. Способы представления изображений в памяти ЭВМ
Формальное определение компьютерная (машинная) графика – это создание, хранение и обработка моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ. Под интерактивной компьютерной графикой понимают раздел компьютерной графики, изучающий вопросы динамического управления со стороны пользователя содержанием изображения, его формой, размерами и цветом на экране с помощью интерактивных устройств взаимодействия.
Под компьютерной геометрией понимают математический аппарат, применяемый в компьютерной графике.
Необходимо отметить следующую отличительную черту компьютерных изображений. Изображения, которые мы встречаем в нашей повседневной жизни, реальные картины природы, можно бесконечно детализировать, выявлять все новые цвета и оттенки. Изображения, хранящиеся в памяти компьютера, независимо от способа их получения и представления, всегда являются усеченной моделью картины реального мира. Их детализация возможна лишь с той степенью, которая была заложена при их создании или получении, и их цветовая гамма будет не шире заранее оговоренной.
Одно и то же изображение может быть представлено в памяти ЭВМ двумя принципиально различными способами и получено два различных типа изображения: растровое и векторное. Рассмотрим подробнее эти способы представления изображений, выделим их основные параметры и определим их достоинства и недостатки.
Что такое растровое изображение?
Возьмём фотографию (например, см. рис. 1.1 ). Конечно, она тоже состоит из маленьких элементов, но будем считать, что отдельные элементы мы рассмотреть не можем. Она представляется для нас, как реальная картина природы.
Теперь разобьём это изображение на маленькие квадратики (маленькие, но всё-таки чётко различимые), и каждый квадратик закрасим цветом, преобладающим в нём (на самом деле программы при оцифровке генерируют некий «средний» цвет, т. е. если у нас была одна чёрная точка и одна белая, то квадратик будет иметь серый цвет).
Как мы видим, изображение стало состоять из конечного числа квадратиков определённого цвета. Эти квадратики называют pixel (от PICture ELement) – пиксел или пиксель.
Рис. 1.1. Исходное изображение
Теперь каким-либо методом занумеруем цвета. Конкретная реализация этих методов нас пока не интересует. Для нас сейчас важно то, что каждый пиксель на рисунке стал иметь определённый цвет, обозначенный цифрой (рис. 1.2 ).
Рис. 1.2. Фрагмент оцифрованного изображения и номера цветов
Теперь пойдём по порядку (слева направо и сверху вниз) и будем в строчку выписывать номера цветов встречающихся пикселей. Получится строка примерно следующего вида:
Вот эта строка и есть наши оцифрованные данные. Теперь мы можем сжать их (так как несжатые графические данные обычно имеют достаточно большой размер) и сохранить в файл.
Итак, под растровым (bitmap, raster) понимают способ представления изображения в виде совокупности отдельных точек (пикселей) различных цветов или оттенков. Это наиболее простой способ представления изображения, ибо таким образом видит наш глаз.
Достоинством такого способа является возможность получения фотореалистичного изображения высокого качества в различном цветовом диапазоне. Недостатком – высокая точность и широкий цветовой диапазон требуют увеличения объема файла для хранения изображения и оперативной памяти для его обработки.
Для векторной графики характерно разбиение изображения на ряд графических примитивов – точки, прямые, ломаные, дуги, полигоны. Таким образом, появляется возможность хранить не все точки изображения, а координаты узлов примитивов и их свойства (цвет, связь с другими узлами и т. д.).
Рис. 1.3. Векторное изображение и узлы его примитивов
Проще говоря, чтобы компьютер нарисовал прямую, нужны координаты двух точек, которые связываются по кратчайшей прямой. Для дуги задается радиус и т. д. Таким образом, векторная иллюстрация – это набор геометрических примитивов.
Важной деталью является то, что объекты задаются независимо друг от друга и, следовательно, могут перекрываться между собой.
При использовании векторного представления изображение хранится в памяти как база данных описаний примитивов. Основные графические примитивы, используемые в векторных графических редакторах: точка, прямая, кривая Безье, эллипс (окружность), полигон (прямоугольник). Примитив строится вокруг его узлов (nodes). Координаты узлов задаются относительно координатной системы макета.
А изображение будет представлять из себя массив описаний – нечто типа:
Каждому узлу приписывается группа параметров, в зависимости от типа примитива, которые задают его геометрию относительно узла. Например, окружность задается одним узлом и одним параметром – радиусом. Такой набор параметров, которые играют роль коэффициентов и других величин в уравнениях и аналитических соотношениях объекта данного типа, называют аналитической моделью примитива. Отрисовать примитив – значит построить его геометрическую форму по его параметрам согласно его аналитической модели.
Самой простой аналогией векторного изображения может служить аппликация. Все изображение состоит из отдельных кусочков различной формы и цвета (даже части растра), «склеенных» между собой. Понятно, что таким образом трудно получить фотореалистичное изображение, так как на нем сложно выделить конечное число примитивов, однако существенными достоинствами векторного способа представления изображения, по сравнению с растровым, являются:
· векторное изображение может быть легко масштабировано без потери качества, так как это требует пересчета сравнительно небольшого числа координат узлов;
· графические файлы, в которых хранятся векторные изображения, имеют существенно меньший, по сравнению с растровыми, объем (порядка нескольких килобайт).
Сферы применения векторной графики очень широки. В полиграфике – от создания красочных иллюстраций до работы со шрифтами. Все, что мы называем машинной графикой, 3D-графикой, графическими средствами компьютерного моделирования и САПР – все это сферы приоритета векторной графики, ибо эти ветви дерева компьютерных наук рассматривают изображение исключительно с позиции его математического представления.
Как видно, векторным можно назвать только способ описания изображения, а само изображение для нашего глаза всегда растровое. Таким образом, задачами векторного графического редактора являются растровая прорисовка графических примитивов и предоставление пользователю сервиса по изменению параметров этих примитивов. Все изображение представляет собой базу данных примитивов и параметров макета (размеры холста, единицы измерения и т. д.). Отрисовать изображение – значит выполнить последовательно процедуры прорисовки всех его деталей.
Для уяснения разницы между растровой и векторной графикой приведем простой пример. Вы решили отсканировать Вашу фотографию размером 10 ´ 15 см чтобы затем обработать и распечатать на цветном принтере. Для получения приемлемого качества печати необходимо разрешение не менее 300 dpi. Считаем:
10 см = 3,9 дюйма; 15 см = 5,9 дюймов.
По вертикали: 3,9 * 300 = 1170 точек.
По горизонтали: 5,9 * 300 = 1770 точек.
Итак, число пикселей растровой матрицы 1170 * 1770 = 2 070 900.
Теперь решим, сколько цветов мы хотим использовать. Для черно-белого изображения используют обычно 256 градаций серого цвета для каждого пикселя, или 1 байт. Получаем, что для хранения нашего изображения надо 2 070 900 байт или 1,97 Мб.
Для получения качественного цветного изображения надо не менее 256 оттенков для каждого базового цвета. В модели RGB соответственно их 3: красный, зеленый и синий. Получаем общее количество байт – 3 на каждый пиксел. Соответственно, размер хранимого изображения возрастает в три раза и составляет 5,92 Мб.
Для создания макета для полиграфии фотографии сканируют с разрешением 600 dpi, следовательно, размер файла вырастает еще вчетверо.
С другой стороны, если изображение состоит из простых объектов, то для его хранения в векторном виде необходимо не более нескольких килобайт.