Лекция 12: Сравнение пиксельной и векторной графики. Растеризация и трассировка

Цели занятия

• определить баланс достоинств и недостатков каждого вида графики;
• показать принципы взаимных переходов между пиксельной и векторной графикой;
• научить учащихся "превращать" растровые изображения в векторные и наоборот.

Содержание занятия

Каждый из видов графики имеет свои достоинства и недостатки (обратите внимание на "зеркальность" достоинств и недостатков).

Достоинства пиксельной графики

• Аппаратная реализуемость. Самым большим достоинством растровой (пиксельной) графики является простота принципа, лежащего в ее основе, - принудительная дискретизация на пикселы. Существуют устройства, которые автоматически выполняют преобразование графической информации в цифровую форму - сканеры и цифровые фотокамеры. Представить себе деятельность дизайнера, художника, графика без таких устройств практически невозможно.
• Программная независимость - еще одно несомненное достоинство пиксельной графики. Стандартные форматы растровой графики "понимают" практически все программы, работающие с изображениями: редакторы пиксельной и векторной графики, программы верстки, браузеры и операционные системы.
• Фотореалистичность является достоинством в том случае, если необходимо максимально достоверно передать объективную реальность или живописные и фотографические оригиналы. Показателями фотореалистичности являются множество цветов, градиенты, сложное освещение, наличие мягких тоновых переходов, - все то, что каждый из нас видит в фотографии и в окружающем мире.

Недостатки пиксельной графики

• Объем файла.Самый первый недостаток, с которым сталкиваются пользователи, - это большой объем файлов. Объем файла пиксельной графики не зависит от содержания и зависит от трех параметров: геометрических размеров, разрешения и глубины цвета. Борьба с объемами пиксельных изображений состоит в оптимизации параметров, определяющих объем, в разумном кадрировании и использовании алгоритмов сжатия (выборе соответствующих форматов файлов).
• Проблемы с трансформациями. Очень важным недостатком пиксельной графики являются проблемы с трансформированием - любые трансформации приводят к погрешностям изображения.
• Аппаратная зависимость. Все внешние устройства (мониторы, принтеры и др.) визуализируют изображения в виде пикселов экрана, капель чернил, пятен лазерного луча, поэтому каждое устройство имеет свое разрешение. Для работы с пиксельными изображениями необходимо всегда ориентироваться на параметры выводного устройства.

Достоинства векторной графики

• Минимальный объем векторного документа. В сравнении с пиксельной графикой файлы векторной графики поражают чрезвычайно маленькими объемами. Причина проста: векторные документы собственно изображения в документе не содержат. Для создания векторных объектов необходимо только фиксирование координат опорных и управляющих точек. Кроме того, на весь векторный объект достаточно одного-единственного кода цвета или какой-нибудь заливки. Если векторный объект масштабировать в десятки раз, то это не повлияет на объем документа, потому что количество опорных точек не добавится, а также не добавится и других параметров.
• Свобода трансформирования. Проблем с трансформированием векторной графики практически не бывает, она позволяет делать это свободно и бесконечно, и при этом качество изображения не изменится. Поэтому в тех областях графики, дизайна, которые занимаются знаками, логотипами, документами фирменного стиля (визитки, бланки и прочее), такими документами очень легко оперировать (сохранять, переносить, передавать).
• Аппаратная независимость. Независимость не означает постоянного и высокого качества изображения. Так как векторные изображения визуализируются на внешних выводных устройствах, имеющих самые разные уровни качества изображения (в том числе и очень низкие, например экран монитора или простейший принтер), то и качество результата будет разным. Аппаратная независимость означает, что векторное изображение не требует специальной подготовки для вывода и вообще предварительного учета параметров внешнего устройства. Векторное изображение всегда обеспечивает максимальное качество, на которое способно выводное устройство.

Недостатки векторной графики

• Отсутствие аппаратной реализуемости. Существует возможность автоматически формировать векторные объекты, но это уже не аппаратная, а программная реализация - трассировка пиксельных изображений.
• Программная зависимость. Каждый векторный редактор располагает своим собственным форматом. При этом переход между этими форматами или невозможен в принципе, или невозможен без существенных потерь. (Потери при конвертировании одного векторного формата в другой всегда существуют. Конвертирование векторных изображений из одной программы в другую можно сравнить с переводом с одного языка на другой.)
• Жесткость векторной графики. Векторные изображения отличаются достаточно жесткой структурой, хотя в определенных областях (шрифты, схемы, чертежи, логотипы) такая жесткость является непременным требованием.

Взаимные преобразования пиксельной и векторной графики

Несмотря на противоположные свойства, а может быть, благодаря им, эти два вида графики не только существуют рядом, но их можно преобразовывать из одного вида цифровой графики в другой.

Растеризация

Растеризация - это процедура преобразования векторных объектов в пиксельное (растровое) изображение, которое используется для представления на экране монитора или для печати.

Любой векторный редактор располагает возможностью конвертирования как всего документа, так и отдельных объектов в пиксельное изображение, которое остается размещенным в векторном документе.

Растеризация в пределах векторной программы происходит с потерей исходного векторного изображения. При этом пользователь ставится перед выбором традиционных параметров пиксельного изображения: размеров, разрешения и глубины цвета.

Другим вариантом растеризации является экспортирование векторного изображения целиком (или только выделенных объектов) в формат растровой графики, также с предварительным выбором размера, разрешения и глубины цвета.

Трассировка

Преобразование пиксельной графики в векторную называется "трассировкой" (tracing).

Точное преобразование растрового изображения в векторное практически недостижимо. Программа трассировки очерчивает области с одинаковыми или близкими цветами, которые фактически могут относиться к совершенно разным "объектам". (Теоретически возможен вариант, когда каждый пиксел становится после трассировки отдельным объектом.)

Для того чтобы осуществить трассировку, возможны следующие варианты:

• ручная трассировка (обводка), выполняемая с помощью обычных векторных инструментов. Смысл ручной трассировки заключается в рисовании поверх пиксельного изображения векторных контуров любыми инструментами векторных программ;
• автоматическая трассировка, выполняемая специализированными средствами программы (трассировка внутри векторной программы). Результат, который могут обеспечить эти инструменты, практически всегда требуется доработать;
• автоматическая трассировка, выполняемая специализированными программами.

Выбор способа трассировки зависит от сложности исходного изображения, требуемого качества и некоторых других факторов.

В качестве одного из условий достижения требуемого результата трассировки выступает необходимость подготовки исходного изображения.

• Обычно в растровом редакторе уменьшают количество цветов изображения.
• Разрешение растрового изображения для векторизации с хорошим качеством желательно иметь в пределах от 300 до 600 ppi, хотя допускается возможность работы и с меньшим разрешением.
• Для трассировки следует использовать изображения с фотографий или слайдов. Отсканированные газетные или журнальные вырезки трассируются с худшим результатом из-за полиграфического растра.
• Особое внимание следует уделить изображениям, включающим шрифт. Трассировать следует только достаточно крупный шрифт.
• Чистота и ясность изображения играет решающую роль для качественной трассировки. Если используемый оригинал имеет дефекты, пятна, царапины, то такое изображение следует тщательно отретушировать в программе редактирования растровой графики.