Лекция 1: Типы компьютерной графики. Основные понятия растровой графики. Цветовые модели

Разрешающая способность экрана

Изображение на экране относится к пиксельной (растровой) графике, потому что строится из элементов, которые также называются пикселами.

Экран телевизора или монитора - это большая матрица, каждая ячейка которой независимо от других излучает определенную яркость, а все ячейки вместе отображают один кадр изображения.

Экранная матрица монитора может быть разной размерности (в пикселах): 640.480, 800.600, 1024.768, 1600.1200… Поскольку сам экран физически не меняется, то при использовании видеокарты с большим разрешением размер ячейки будет меньше, а детальность изображения - выше.

Обратите внимание: понятие разрешения экрана, к которому мы уже привыкли при работе с компьютером, означает размер экрана в пикселах. Это понятие не совпадает с понятием разрешения изображения.

Программы пиксельной графики и Web-браузеры отображают пикселы изображения при помощи пикселов экрана: если разрешение документа совпадает с разрешением экрана, то отображение на экране будет отображаться "пиксел в пиксел".

Если у документа разрешение превышает экранное, то при масштабе 100% отображаться документ будет в несколько раз увеличенным. Например, изображение с разрешением 144 ppi на экране монитора будет в два раза больше, чем изображение с разрешением 72 ppi, даже если их геометрический размер будет одинаковым.

Считается правильным готовить изображения для показа на экране монитора (презентации, web-странички, анимация и видео) с разрешением 72 ppi или 96 ppi. Большее разрешение в этом случае не даст улучшения качества картинки, а только увеличит ее размер и объем файла.

Разрешение принтера

Разрешение принтера связано с количеством точек на дюйм (dots per inch - dpi), которые он может воспроизводить при печати.

Лазерные и струйные принтеры имеют техническое разрешение от 600 до 1200 dpi и годятся для распечатки тоновых изображений с разрешением от 150 до 300ppi.

Зависимость между техническим разрешением принтера и разрешением изображения отличается в 4 раза. Если вы точно знаете, что ваш струйный цветной принтер имеет разрешение 800 dpi, значит изображение для печати на этом принтере должно иметь разрешение 200 ppi.

При рассмотрении разрешения изображения для печати на принтере полезно ответить на следующие вопросы:

1. Если фотография скачана со странички Интернета, на каком принтере ее качество будет лучше - с техническими параметрами 600 dpi или 1200 dpi? (Одинаково некачественно, т. к. ее разрешение 72 ppi, что мало для печати на принтере)
2. Если изображение подготовлено с разрешением 150 ppi, на каком принтере его качество будет лучше - с техническими параметрами 600 dpi или 1200 dpi? (Одинаково)
3. Если изображение подготовлено с разрешением 300 ppi, на каком принтере его качество будет лучше - с техническими параметрами 600 dpi или 1200 dpi? (На втором принтере, т. к. его характеристики позволяют напечатать данное изображение с лучшим качеством)
4. Если изображение подготовлено с разрешением 600 ppi, на каком принтере его качество будет лучше - с техническими параметрами 600 dpi или 1200 dpi? (На втором принтере, т. к. его характеристики позволяют напечатать данное изображение с лучшим качеством, но при этом увеличение объема файла в 4 раза не является оправданным. Качество печати не будет отличаться от печати изображения с разрешением в 300 ppi)

Полиграфическая печать

Полиграфическая печать полутоновых или цветных изображений возможна только с использованием технологии растрирования, которая преобразует уровни тона изображения в совокупность растровых точек различной площади. Более темным участкам изображения соответствуют более крупные растровые точки, более светлым - более мелкие. Частота растровых точек в одном изображении поддерживается неизменной и измеряется числом линий на дюйм (lines per inch - lpi). Частота растра иначе называется линиатурой растра. Качество полиграфического оттиска зависит от многих факторов, но в немалой степени - от разрешения изображения и линиатуры растра. Соотношение между этими двумя параметрами можно определить следующей формулой: для печати изображения используется разрешение, превышающее линиатуру выводного устройства в 1,5-2 раза.

В подавляющем большинстве случаев для качественной печати в типографии потребуется изображение с разрешением 300 ppi.

В любом случае, необходима консультация специалистов именно того сервисного бюро или той типографии, которые будут заняты подготовкой к печати или непосредственно печатью изображения.

Так как мы собираемся работать с цифровыми изображениями, то количество пикселов в изображении становится чрезвычайно важным. Размер файла в растровом изображении основывается на количестве пикселов в изображении. Чем больше пикселов содержит изображение, тем больше по размеру его файл. Для того чтобы эффективно работать с растровыми изображениями, мы вовсе не обязаны стремиться к огромным изображениям с немыслимым количеством пикселов на дюйм. Даже если вы имеете мощную компьютерную систему, работа с большими изображениями с высоким разрешением может оказаться достаточно обременительной.

Таким образом, все компьютерные изображения можно разделить по целям использования и выделить приоритетные размеры разрешения изображения в зависимости от этих целей (рис. 1.4.).

Изображения для монитора - 72 ppi, 96 ppi	Изображения для печати на принтере - 150-300 ppi	Полиграфическая печать - 300 ppi
Рис. 1.4. Все растровые изображения можно условно разделить по целевому использованию

Пиксел обладает двумя отличительными характеристиками:

• позицией и размером по отношению к остальным пикселам растрового изображения - разрешением
• цветовыми возможностями, измеряемыми в битах, - цветовой глубиной

Существует несколько значений цветовой глубины, используемых в изображениях. С цветовой глубиной тесно связаны названия для организации этих цветовых данных (в Photoshop они называются цветовыми режимами).

Понятие глубины цвета - это чистая метафора. Специалисты, которые ввели в оборот это понятие, представили мысленно, как дополнительные битовые матрицы информации располагаются "как бы в глубину".

Глубина цвета измеряется числом двоичных разрядов (бит), отведенных для каждого пиксела.

Единица глубины цвета - b/p (бит на пиксел).

Типы изображений по глубине цвета

Установка глубины цвета необходима в начале работы с изображением и определяет его тип и количество возможных оттенков тона (цвета).

Рассмотрим возможности цветопередачи и понятие глубины цвета, используя понятия Photoshop.

Компьютерная палитра	Цветовая глубина	Цветовой режим в Photoshop, пояснения	Пример
Черно-белое (2 цвета)	1 b/p	Штриховой рисунок (BITMAP) Глубина цвета у черно-белой штриховой графики равна 1 биту, поэтому такую графику иногда называют "однобитовой". Единственный бит информации может указывать состояние "включено" или "отключено". Это означает, что существует два возможных цвета - белый (ток включен) или черный (ток отключен)
16 цв. 256 цв	4 b/p 8 b/p	Максимальное число цветов для индексированного изображения равно 256. Такие цвета кодируются в виде цветовых таблиц (индексов). В этой таблице цвета предопределены, как мелки в коробке пастели. Этот режим достаточно часто используется, например, в изображениях для Web-страниц. Подобная организация делает размер файла небольшим. Существует способ имитации тоновых уровней с помощью смешивания пикселов (так называемый "dithering"), когда несколько пикселов призваны вызывать у зрителя ощущение какого-либо тона. Таким образом получают вполне фотореалистичное изображение с малой глубиной цвета
Черно-белый полутон	8 b/p	Если используется тоновое изображение, то глубина цвета такого изображения традиционно равна 8 битам. Такое изображение называют "grayscale" ("серая шкала"). Если каждый пиксел кодировать восемью битами, то можно получить 256 оттенков серого. Информация о полутоновом изображении организуется в одноцветный канал, который называется Black (Черный)
RGB True Color (Истинный цвет)	24 b/p (8 b/p, 3 канала)	Такое изображение называется по имени цветовой модели - RGB-image или TrueColor (Истинный цвет). Для того чтобы сохранить цветовую информацию, технические системы используют цветные фильтры (красный, зеленый и синий). В результате создаются три изображения в градациях серого со значениями яркости от 0 до 255. В них каждый пиксел описывается восемью битами, в сумме 24 бита, что дает возможность закодировать около 16,7 миллиона оттенков
	32 b/p (4 канала по 8 b/p)	Режим CMYK. Создаются четыре канала изображения в градациях серого Или изображение в режиме RGB с дополнительным альфа-каналом

Таким образом, различают следующие основные типы изображений по глубине цвета: чернобелые штриховые изображения, изображения в градациях серого и полноцветные изображения.

Объем пиксельного файла - это количество информации, для хранения которой требуется дисковое пространство. Можно рассчитать объем изображения еще до того, как он создан.

Объем файла в пиксельной графике никоим образом не зависит от содержания. Из этого факта вытекают следующие правила:

• Необходимость кадрирования, что обозначает "обрезку" лишнего изображения и удаление лишней площади. Это полезно и по эстетическим критериям.
• Если необходимо уменьшать объем файла, то влиять можно только на геометрические размеры, разрешение и глубину цвета.

Разрешение определяет величину пиксела геометрически. Глубина цвета определяет количество битов, с помощью которых составляются коды тона (цвета). Хотя разрешение и глубина цвета существуют неразрывно (не бывает изображений с разрешением, но без глубины цвета, и наоборот), но фактически они никак не связаны. (Штриховая графика для вывода на фотонаборном автомате обладает высоким разрешением и минимальной глубиной цвета (1 bit).

В плакатах возможны изображения с очень низким разрешением (5 ppi), но большой глубиной цвета (24 b/p).)

Разрешение - это размер минимального элемента, а глубина цвета - это качество минимального элемента (тоновый и цветовой уровни).

Коротко рассмотрим понятия цветовых моделей.

Цветовая модель - это способ описания цвета с помощью количественных характеристик.

В этом случае не только легко сравнивать отдельные цвета и их оттенки между собой, но и использовать их в цифровых технологиях.