Пространственное разрешение изображения: пиксель изображения

Введение

Компьютерной графикой является сфера информатики, которая занимается формированием, сохранением и обработкой разных изображений на компьютерном оборудовании. Компьютерная графика может быть классифицирована согласно типам представления графических данных, и вытекающими из него алгоритмическими методами обработки изображений. Принято компьютерную графику делить на следующие виды:

• Векторная графика.
• Растровая графика.

Растровая графика является методом формирования изображений в форме набора отдельных точек, именуемых пикселями, которые могут иметь разные цвета или оттенки. Если увеличить растровое изображение в некоторое количество раз, то можно увидеть, что этот рисунок составлен из определённого количества «квадратов», имеющих различные цветовые оттенки. Эти мелкие квадратики и есть пиксели.

В векторной графике изображение описано как набор математических объектов, а именно, контуров. То есть изображение подразделяется на набор графических примитивных объектов, таких как, точки, прямые линии, ломаные линии, дуги, многоугольники.

Оба эти метода кодирования графических информационных данных обладают своими достоинствами и недостатками. Растровая графика даёт возможность сформировать фактически любые рисунки при использовании более шестнадцати миллионов цветовых оттенков, независимо от сложности. Растровый формат изображения является естественным для большинства модулей ввода и вывода графических информационных данных, которыми считаются дисплеи, струйные и лазерные принтеры, сканеры, цифровые фотоаппараты.

Растровые и векторные изображения

Главным недостатком растровых графических изображений считается большой объём файлов, в которых содержится это изображение. Ведь чем больше число пикселей и чем меньше их размер, тем более качественным получится изображение.

Другим недостатком растровой графики является невозможность увеличения изображения для анализа их детализации. Так как изображение составлено из набора точек, то увеличение изображения ведёт лишь к тому, что данные точки возрастают в размерах и изображение становится похожим на мозаику. Никаких добавочных подробностей при увеличении растровой графики увидеть не получится. Мало того, увеличение растровых точек визуально ведёт к искажению картинки и превращает её в более грубую. Данный эффект носит название пикселизации.

Пример растрового изображения приведён на рисунке ниже:

Рисунок 1. Пример растрового изображения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

У векторных изображений, наоборот, объём файла не связан с реальными размерами объекта, что даёт возможность, применяя минимум информационных данных, выполнить описание сколь угодно большого объекта при помощи файла небольшого размера.

Описание объектов можно достаточно легко изменять. Кроме того, это значит, что разные процедуры с изображением, такие как смещение, изменение масштаба, повороты, заполнение и так далее не могут ухудшить его качество. На рисунке ниже приведён пример векторного изображения:

Рисунок 2. Пример векторного изображения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Векторная графика имеет следующие недостатки:

1. Не все объекты могут быть отображены в формате векторной графики. Для этого необходимо выполнить разбиение объекта на значительное число векторных отрезков, что вызывает существенный рост необходимой для сохранения изображения памяти, а также возрастает время его вывода на экран.
2. Векторная графика не позволяет отображать плавные цветовые градации, сохранять фотографическую точность рисунка.

Выбор векторной или растровой формы изображения определяется целями и задачами его обработки. Каждый тип компьютерной графики был спроектирован для разрешения конкретных проблем и обладает своей заданной сферой использования.

Когда требуется фотографическая точность цветовой передачи, то лучше использовать растровый формат изображения. А разные логотипы, схемы, компоненты оформления более удобно отображать в векторном формате.

Пиксели, разрешение, размер изображения

Размер растрового изображения описывают в форме числа пикселей в горизонтальном и вертикальном измерениях, к примеру, 600х800. В этом случае это значит, что по ширине изображение составлено из шестисот точек, а по высоте из восьмисот точек. Число точек в горизонтальном и вертикальном направлениях может сильно отличаться для различных рисунков.

Когда изображение выводится на экран или бумагу, оно будет занимать прямоугольник некоторого размера. Для того, чтобы оптимально разместить изображение на экране, следует согласовать число точек в изображении, пропорции сторон изображения с определёнными характеристиками устройства отображения. Уровень детализации рисунка, то есть количество пикселей (точек) допустимых на единицу площади, именуется разрешением.

Когда пиксели выводимого изображения соответствуют в соотношении один к одному пикселям устройства вывода, то размер определяется лишь разрешением устройства вывода. Естественно, чем больше разрешение дисплея, тем большее количество точек отобразится на той же площади и тем меньше будет видимая зернистость, то есть изображение будет более высокого качества.

При значительном числе точек, помещаемых на небольшой площади, глаз человека не способен заметить мозаичность сформированного рисунка. Но обратное утверждение тоже справедливо, при малом разрешении человеческий глаз способен увидеть ступенчатость (растр) изображения.

Высокое разрешение изображения при наличии малого размера поверхности изображающего модуля не даст осуществить вывод на него всего изображения, или при осуществлении вывода будет выполнен «подгон» изображения. К примеру, для всех отображаемых пикселей будет выполняться усреднение цвета попадающего в него участка начального изображения. Если требуется крупно отобразить изображение маленького размера на модуле, имеющем высокое разрешение, следует вычислять цвета промежуточных пикселей.