Два подхода к представлению графической информации. Растровая и векторная графика. Модели цветообразования

Два подхода к представлению графической информации. Растровая и векторная графика. Модели цветообразования

Тема: Растровая и векторная графика

Цели урока:

Образовательная: Изучить принципы представления изображения, выявить отличия, преимущества и недостатки растровой и векторной графики.

Воспитательная: Воспитание информационной культуры учащихся. Воспитание внимательности, аккуратности, самостоятельности, умений анализировать, сравнивать и делать выводы.

Развивающая: Развитие познавательных интересов, навыков самоконтроля и умения конспектировать.

Средства обучения: проектор, компьютер, доска, раздаточный материал.

1. Два принципа представления изображения

В компьютерной графике существуют два различных под­хода к представлению графической информации. Они назы­ваются, соответственно, растровым и векторным. С растро­вым подходом вы уже знакомы. Суть его в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек раз­ного цвета. Векторный подход рассматривает изображение как совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами.

• ( Записать определения растровой и векторной графики в тетради)

В растровой графике графическая информация — это со­вокупность данных о цветах пикселей на экране. В вектор­ной графике графическая информация — это данные, од­нозначно определяющие все графические примитивы, со­ставляющие рисунок.

Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей совпадает с координатной сет­кой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вер­тикальная ось Y — сверху вниз.

Отрезок прямой линии однозначно определяется указа­нием координат его концов; окружность — координатами центра и радиусом; многоугольник — координатами его вер­шин; закрашенная область — граничной линией и цветом закраски и пр.

Для примера рассмотрим «маленький монитор» с растро­вой сеткой размером 10 х 10 и черно-белым изображением. На рисунке одна клетка соответствует пикселю. Приведено изображение буквы «К». Для кодирования изображения в растровой форме на таком экране требуется 100 битов (1 бит на пиксель). Далее этот код представлен в виде битовой матрицы, в которой строки и столбцы соответству­ют строкам и столбцам растровой сетки (1 обозначает закра­шенный пиксель, а 0 — незакрашенный).

0000000000

0001000100

0001001000

0001010000

0001100000

0001010000

0001001000

0001000100

0000000000

0000000000

В векторном представлении буква «К» — это три линии. Всякая линия описывается указанием координат ее концов в таком виде:

ЛИНИЯ(Х1,Y1,Х2,Y2)

Изображение буквы «К» описывается следу­ющим образом:

ЛИНИЯ(4,2,4,8)

ЛИНИЯ(5,5,8,2)

ЛИНИЯ(5,5,8,8)

Для цветного изображения кроме координат указывается еще один параметр — цвет линии.

• ( записать пример с «К» в тетради)

Для создания рисунков на компьютере используются гра­фические редакторы. Графические редакторы бывают раст­ровыми и векторными. Графическая информация о рисун­ках, созданных с помощью редактора, сохраняется в файлах на диске. Существуют разнообразные форматы графических файлов. Их также можно разделить на растровые и векторные форматы. Растровые графические файлы хранят инфор­мацию о цвете каждого пикселя изображения на экране. В графических файлах векторного формата содержатся опи­сания графических примитивов, составляющих рисунок.

1. Растровая графика

Растровые графические редакторы называют программами «картинного стиля», поскольку в них есть инструменты, которые используют художники при рисовании картин: «кисти», «краски», «ластики» и др. При создании растрово­го изображения пользователь словно водит кистью по «элек­тронному полотну», закрашивая каждый пиксель рисунка, или стирает закраску пикселей, используя «ластик».

При вводе изображений с помощью сканера (фотографий, рисунков, документов) также формируются графические файлы растрового формата. При выводе таких изображений на экран достигается их высокое качество. Это основное достоинство растровой графики.

Основной недостаток растровой графики — большой размер графических файлов. Простые растровые картинки зани­мают несколько десятков или сотен килобайтов. Реалистичес­кие изображения, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, могут занимать несколько мега­байтов. По этой причине информация в файлах растрового формата, как правило, хранится в сжатом виде. Для сжатия графической информации используются специальные мето­ды, позволяющие сократить ее объем в десятки раз.

Еще одним недостатком растровых изображений являет­ся их искажение, возникающее при изменении размеров, вращении и других преобразованиях. Картинка, которая прекрасно выглядела при одном размере, после масштаби­рования или вращения может потерять свою привлекатель­ность. Например, в областях однотонной закраски могут по­явиться ненужные узоры; кривые и прямые линии могут приобрести пилообразную форму и т. п.

• ( Записать достоинства и недостатки растровой графики)

1. Векторная графика

Векторные изображения получаются с помощью графичес­ких редакторов векторного типа — редакторов иллюстратив­ной графики. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью кото­рых создаются рисунки. Прямые линии, окружности, эллип­сы и дуги являются основными компонентами векторных изо­бражений. Одновременно с процессом рисования специальное программное обеспечение формирует описания графических примитивов, из которых строится рисунок. Эти описания со­храняются в графическом файле.

Картинки составлены из графических при­митивов с помощью редактора векторного типа.

К достоинствам векторной графики можно отнести следу­ющие ее свойства.

Графические файлы векторного типа имеют относительно небольшие размеры. Рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают дисковую память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Аналогичный растровый рисунок требует в 100-1000 раз большую память.

Векторные изображения легко масштабируются без по­тери качества. Чтобы изменить размер векторного рисун­ка, нужно исправить его описание. Например, для увеличе­ния или уменьшения эллипса достаточно в его описании из­менить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего эллипс. И снова для рисования объекта будет использовано максимально возможное число пикселей.

Следует понимать, что различие в представлении графи­ческой информации в растровом и векторном форматах су­ществует лишь для файлов. При выводе на экран любого изображения в видеопамяти формируется информация, со­держащая данные о цвете каждого пикселя экрана.

• ( Записать достоинства и недостатки векторной графики)

1. Практическое задание

1. Коротко о главном (фронтальный опрос)

Существуют два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный.

Растровая графическая информация — это сведения о цвете каждого пикселя при выводе изображения на экран.

Векторная графическая информация — это описания графических элементов (примитивов), из которых составлен рисунок: прямых линий, дуг, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр.

Растровые графические редакторы формируют графические файлы с данными растрового типа. Векторные редакторы формируют графические файлы векторных форматов.

При сканировании изображений формируется графическая информация растрового типа.

Растровый формат позволяет получать изображения фотографического качества; растровые графические файлы имеют большой размер и обычно подвергаются сжатию.

Файлы векторного формата относительно невелики. Векторное изображение хорошо поддается растяжению и сжа­тию, не теряя при этом качества.

Домашнее задание: ответьте на вопросы

1. В чем разница между растровым и векторным способами пред­ставления изображения?
2. Что такое графические примитивы?
3. Какая информация хранится в файлах растрового типа и в файлах векторного типа?
4. Что такое система графических координат?
5. С помощью каких средств (программных, технических) полу­чается растровая и векторная графическая информация?
6. Какой способ представления графической информации эко­номнее по использованию памяти?
7. Для чего производится сжатие файлов растрового типа?
8. Как реагируют растровые и векторные изображения на изме­нение размеров, вращения?