Способы представления графических изображений. Растровые изображения

Существует два основных способа хранения и представления графической картографи
ческой информации в цифровом виде: растровый (точечный) и векторный.

Растровые файлы создаются при сканировании графического материала, представлен
ного на бумаге, пластике, и т. д. (это могут быть ранее изданные карты, расчлененные ориги
налы, негативы, диапозитивы и т. д.)

Растровое изображение - это электронное изображение графического материала
в виде набора точек (строк и столбцов), которые называются пикселями.

Пиксель - это минимальная единица представления растрового изображения.

Каждый пиксель имеет одинаковую ширину и высоту, свое местоположение в изобра
жении. Кроме того, у каждого пикселя может быть свой цвет и яркость (рис. 8.9).

Растровые изображения, полученные в результате сканирования, могут иметь различ
ные форматы. У каждого формата свои характеристики, т. к. предназначен каждый формат
для определенных целей. Основными характеристиками растрового изображения являются:

- разрешение;

- глубина цвета изображения;

- размер;

- формат файла.

Разрешение растрового изображения - это количество пикселей на единицу длины
изображения. Характеризуется единицей измерения ^ (Зо! рег тсИ) - количество пикселей
на дюйм (1 дюйм = 2,54 см). Это очень важная характеристика, так как от нее зависит каче
ство полученного изображения.

От установленного разрешения зависит размер пикселя. Разрешение оригинала уста
навливается, в первую очередь, с учетом требований к качеству изображения (но влияет
также и на размер файла). Чем больше разрешение, тем меньше размер пикселя и изображе
ние имеет четкий, хороший рисунок. Наоборот, чем меньше разрешение, тем больше размер
пикселя и изображение получается нечетким и размытым. Но необходимо помнить, что
с увеличением разрешения возрастает количество пикселей и поэтому изображение занимает
больше компьютерной памяти.

Если растровое изображение используется в качестве подложки для векторизации, то
сканировать изображение следует с разным разрешением. Если будет выполняться ручная
векторизация, то сканировать изображение можно с разрешением 150-300 ф1 Для автома
тической векторизации следует установить более высокое разрешение, но, как правило, не
более 400 ф1

Рис. 8.9. Растровое изображение, полученное при сканировании карты с разрешением 300 фк
а - растровое изображение с выделенным фрагментом; б - увеличенный фрагмент растра

Глубина цвета изображения. Каждый пиксель растрового изображения может иметь
только один цвет. Цвет каждого пикселя хранится в компьютере как комбинация битов. Бит
(двоичный разряд) является наименьшей единицей информации, которая может принимать
лишь одно из двух значений (черное/белое). Чем больше битов используется для пикселя,
тем больше оттенков цветов можно получить. Но чем больше глубина цвета, тем больше
времени требуется на обработку графической информации.

В зависимости от различной глубины цвета выделяют следующие типы растровых изо
бражений:

- черно-белые (монохромные);

- полутоновые (в оттенках серого);

- полноцветные.

Черно-белое изображение самое экономичное. Для хранения пикселя используется
только один бит информации. Бит может принимать только два значения: 0 и 1. Это значит,
что каждый пиксель может иметь всего два цвета: либо черный, либо белый (рис. 8.10). Та
кое изображение можно использовать, если не требуется высокого качества изображения
и при ограниченном объеме памяти компьютера.

Полутоновое - имеет глубину цвета 8 ЪЫ (1 байт), т. е. каждый пиксель может прини
мать до 256 (2) оттенков черного (базового) цвета (чем выше код цвета, тем он ярче). Любое
полноцветное изображение можно превратить в полутоновое (в оттенках серого цвета).

Рис. 8.10. Растровые изображения с различной глубиной цвета:
а - черно-белое штриховое (монохромное) изображение;
б - полутоновое изображение; в - полноцветное изображение

Цветное в формате КОВ. КОВ - это система представления цвета. Она имеет три ба
зовых цвета: Кеё (красный), Огееп (зеленый), В1ие (синий). Остальные цвета получаются пу
тем смешения основных цветов. Количество получаемых цветов (цветовой охват) составляет
16 млн цветов. Эта система цвета используется для отображения на экране монитора. Глуби
на цвета у такого изображения 24 Ы1 т. е. по 8 Ы1 на красный, зеленый и синий каналы
(рис. 8.11).

Рис. 8.11. Выбор цветовых оттенков в ГИС Мар1п1о (цветовая модель КОВ)

От разрешения и глубины цвета зависит размер файла растрового изображения. Чем
выше разрешение и больше глубина цвета, тем больший объем компьютерной памяти требу
ется для хранения изображения. Самый большой размер файла имеют полноцветные 32
битные и 48-битные изображения, а самый маленький - черно-белые. Если изменить глубину
цвета растрового изображения с 32 до 8 бит, то размер файла изображения уменьшится
в 4 раза.

Хранение изображения в растровом формате имеет ряд недостатков: хранение изобра
жения может занимать большой объем памяти, масштабирование изображения приводит
к ухудшению качества, т. к. при увеличении изображение распадается на пиксели, изобра
жение плохо поддается трансформации (поворот, искривление и т. д.), т. к. вертикальные
и горизонтальные линии при повороте приобретают «ступенчатый» вид. Кроме того, неудоб
но связывать изображения с описаниями объектов.