Rastrová grafika

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 19. prosince 2019; kontroly vyžadují 23 úprav .

Rastrový obrázek ( lat. rastrum - škrabka, hrábě) - obrázek, který je mřížkou (mozaikou) pixelů - barevných bodů (obvykle obdélníkových) na monitoru a dalších zobrazovacích zařízeních.

Důležité vlastnosti obrázku jsou:

Velikost obrázku v pixelech - lze vyjádřit jako počet pixelů na šířku a výšku (800 × 600, 1024 × 768, 1600 × 1200 pixelů atd.) nebo jako celkový počet pixelů. Obraz o velikosti 1600 × 1200 pixelů se tedy skládá z 1 920 000 pixelů, což jsou přibližně 2 megapixely.
Počet použitých barev nebo barevná hloubka (tyto charakteristiky mají následující vztah: , kde je počet barev, je barevná hloubka); $N=2^{k}$ $N$ $k$
Barevný prostor ( barevný model ) - RGB , CMYK , XYZ , YCbCr atd.;
Rozlišení obrázku je hodnota, která určuje počet bodů (prvků rastrového obrázku) na jednotku plochy (nebo jednotku délky). Nezaměňujte s velikostí mřížky obrázku.

Rastrové grafiky se upravují pomocí rastrových grafických editorů . Rastrová grafika se vytváří přímo v rastrovém editoru, fotoaparátech, skenerech a také exportem z vektorového editoru nebo jako screenshoty .

Výhody

Rastrová grafika umožňuje na rozdíl od vektorové grafiky vytvořit téměř jakýkoli výkres bez ohledu na složitost.
Rozšíření – rastrová grafika se nyní používá téměř všude: od malých ikon po plakáty.
Vysoká rychlost zpracování pro složité obrázky, pokud není požadováno žádné škálování.
Rastrové znázornění obrazu je přirozené pro většinu vstupně-výstupních zařízení pro grafické informace, jako jsou monitory (s výjimkou vektorových výstupních zařízení), jehličkové a inkoustové tiskárny, digitální fotoaparáty, skenery a mobilní telefony.

Nevýhody

Velká datová velikost pro jednoduché obrázky s velkým počtem bodů.
Neschopnost škálovat při zachování původní úrovně detailů.
Nemožnost tisku na vektorovém plotru bez dalších obrazových manipulací.

Kvůli těmto nedostatkům se pro ukládání jednoduchých kreseb doporučuje vektorová grafika .

Formáty

Rastrové obrázky jsou obvykle uloženy v komprimované podobě. V závislosti na typu komprese může nebo nemusí být možné obnovit obraz přesně tak, jak byl před kompresí ( bezztrátová nebo ztrátová komprese ). Do grafického souboru lze také uložit další údaje: o autorovi souboru, fotoaparátu a jeho nastavení, počet bodů na palec při tisku, umístění (pokud je obrázek snímek), software použitý pro přípravu , atd. K těmto účelům se často používá EXIF .

Bezeztrátová komprese

Používá kompresní algoritmy založené na redukci redundance informací .

BMP nebo Windows Bitmap - Obvykle se používá bez komprese, i když lze použít algoritmus RLE .
GIF (Graphics Interchange Format) je zastaralý formát, který nepodporuje více než 256 barev najednou. Stále populární kvůli chybějící podpoře animací u čistého PNG , ačkoli software začíná podporovat APNG .
PCX je zastaralý formát.
PNG (Portable Network Graphics) je bitmapový formát založený na kompresním algoritmu Deflate .
JPEG-LS v režimu bezztrátové komprese - algoritmus využívá adaptivní predikci aktuální hodnoty pixelu v prostředí, včetně již zakódovaných pixelů.
Bezztrátový JPEG je rychlý, ale neefektivní kompresní algoritmus, který používá (při procházení obrazového bodu po pixelu zleva doprava, shora dolů) jednoduchou neadaptivní predikci aktuální hodnoty pixelu z hodnot nahoře, vlevo, a levé horní pixely.

Ztrátová komprese

Na základě odmítnutí části informace zpravidla nejméně vnímané okem.

JPEG je velmi rozšířený obrazový formát. Komprese využívá rozdělení obrazu do bloků, kvantování prostorových spektrálních složek v každém bloku obrazu s následným jejich kódováním pomocí entropie . Detailní zkoumání vysoce komprimovaného obrazu ukazuje rozmazání ostrých hran a charakteristické moaré v jejich blízkosti. Při nízkém kompresním poměru je obnovený obraz vizuálně nerozeznatelný od originálu.

Různé

TIFF podporuje širokou škálu změn barevné hloubky, různé barevné prostory, různá nastavení komprese (ztrátové i bez) atd.
Formát Raw ukládá informace přímo získané z matice digitálního fotoaparátu nebo podobného zařízení, aniž by na něj byly aplikovány jakékoli transformace, stejně jako nastavení fotoaparátu. Umožňuje vyhnout se ztrátě informací při aplikaci různých transformací na obrázek (ztráta informací nastává v důsledku zaokrouhlení a barvy pixelů přesahující povolené hodnoty). Používá se při focení v obtížných podmínkách (slabé osvětlení, nemožnost nastavení vyvážení bílé apod.) pro následné zpracování v počítači (většinou v manuálním režimu). Téměř všechny poloprofesionální a profesionální digitální fotoaparáty umožňují ukládat snímky Raw. Formát souboru se liší model od výrobce, neexistuje jednotný standard pro všechny obrázky Raw.

Historie

První počítače neměly samostatné prostředky pro práci s grafikou, ale používaly se již pro získávání a zpracování obrázků. Naprogramováním paměti prvních elektronických strojů, postavených na bázi paměťových katodových trubic, bylo možné získat rastrový obraz.

V roce 1961 vedl programátor S. Russell projekt na vytvoření první počítačové hry s grafikou. Vytvoření hry " Spacewar " ("Space Wars") trvalo asi 200 člověkohodin. Hra byla vytvořena na stroji PDP-1 .

V roce 1963 vytvořil americký vědec Ivan Sutherland softwarový a hardwarový systém Sketchpad, který umožňoval kreslit body, čáry a kružnice na tubusu digitálním perem. Podporovány byly základní akce s primitivy: přesun, kopírování atd. Ve skutečnosti se jednalo o první rastrový editor implementovaný na počítači. Program lze také nazvat prvním grafickým rozhraním a bylo tomu tak ještě před objevením samotného termínu.

V polovině 60. let 20. století. došlo k rozvoji průmyslových aplikací počítačové grafiky. Itek tedy pod vedením T. Mofetta a N. Taylora vyvinul digitální elektronický kreslící stroj. V roce 1964 představila společnost General Motors počítačově podporovaný konstrukční systém DAC-1 vyvinutý ve spolupráci s IBM.

V roce 1968 vytvořila skupina vedená Konstantinovem N. N. počítačový matematický model pohybu kočky. Stroj BESM-4, provádějící napsaný program pro řešení diferenciálních rovnic, nakreslil kreslený film „Kitty“, který byl na svou dobu průlomový. Pro vizualizaci byla použita alfanumerická tiskárna. Počítačová grafika zaznamenala výrazný pokrok s příchodem možnosti ukládat obrázky a zobrazovat je na displeji počítače.