Какие графические изображения состоят из массива пиксельных точек
Обновлено: 21.11.2024
Прежде чем мы начнем с того, что такое векторная графика и растровая графика, мы должны понять несколько основных терминов:
Пиксель. В компьютерной графике пиксель, точки или элемент изображения представляют собой физическую точку на изображении. Пиксель — это просто наименьший адресуемый элемент изображения, представленного на экране.
Большинство изображений, которые мы видим на экране компьютера, представляют собой растровые изображения. Селфи, которое вы щелкаете своим мобильным телефоном, является еще одним примером растрового изображения. Изображение состоит из набора пикселей, называемого растровым изображением.
Растровое изображение. В компьютерной графике растровое изображение — это отображение некоторой области (например, диапазона целых чисел) в биты, то есть значения, равные нулю или единице. Его также называют битовым массивом или индексом растрового изображения. Более общий термин растровое изображение относится к карте пикселей, каждый из которых может хранить более двух цветов, таким образом, используя более одного бита на пиксель. Часто для этого также используется растровое изображение. В некоторых контекстах термин «растровое изображение» подразумевает один бит на пиксель, тогда как растровое изображение используется для изображений с несколькими битами на пиксель.
Растровая графика
В растровых изображениях для хранения информации используются растровые изображения. Это означает, что для большого файла требуется большое растровое изображение. Чем больше изображение, тем больше места на диске займет файл образа. Например, изображение 640 x 480 требует хранения информации для 307 200 пикселей, в то время как изображение 3072 x 2048 (с 6,3-мегапиксельной цифровой камеры) должно хранить информацию для целых 6 291 456 пикселей. Мы используем алгоритмы, которые сжимают изображения, чтобы помочь уменьшить эти размеры файлов. Форматы изображений, такие как jpeg и gif, являются распространенными форматами сжатых изображений. Уменьшить эти изображения легко, но увеличение растрового изображения делает его пиксельным или просто размытым. Поэтому для изображений, которые необходимо масштабировать до разных размеров, мы используем векторную графику.
Расширения файлов: .BMP, .TIF, .GIF, .JPG
Векторная графика
Использование последовательных команд, математических выражений или программ, размещающих линии или фигуры в двухмерной или трехмерной среде, называется векторной графикой. Векторная графика лучше всего подходит для печати, поскольку она состоит из ряда математических кривых. В результате векторная графика печатается четко, даже если она увеличена. В физике: вектор — это то, что имеет величину и направление. В векторной графике файл создается и сохраняется как последовательность операторов вектора. Вместо того, чтобы иметь бит в файле для каждого бита рисования линии, мы используем команды, которые описывают ряд точек, которые нужно соединить.
В результате получается файл намного меньшего размера.
Расширения файлов: .SVG, .EPS, .PDF, .AI, .DXF
- Из вектора в растр. Принтеры и устройства отображения являются растровыми устройствами. В результате нам необходимо преобразовать векторные изображения в растровый формат, прежде чем их можно будет использовать, то есть отображать или распечатывать. Требуемое разрешение играет жизненно важную роль в определении размера создаваемого растрового файла. Здесь важно отметить, что размер конвертируемого векторного изображения всегда остается одним и тем же. Удобно конвертировать векторный файл в ряд форматов растровых/растровых файлов, но пойти по обратному пути сложнее (поскольку иногда нам нужно редактировать изображение при преобразовании из растра в вектор)
- Растровое преобразование в векторное. Трассировку изображений в вычислениях можно отнести к векторизации, и это просто преобразование растровых изображений в векторные. Интересным применением векторизации является обновление изображений и восстановление работы. Векторизацию можно использовать для восстановления информации, которую мы потеряли. Paint в Microsoft Windows создает выходной файл растрового изображения. В Paint легко заметить неровные линии. При таком преобразовании размер изображения резко уменьшается. В результате точное преобразование в этом сценарии невозможно. Из-за различных аппроксимаций и редактирования, которое производится в процессе конвертации, преобразованные изображения получаются некачественными.
Различия между векторной и растровой графикой
Основное различие между векторной и растровой графикой заключается в том, что растровая графика состоит из пикселей, а векторная — из контуров. Растровая графика, такая как gif или jpeg, представляет собой массив пикселей разных цветов, которые вместе образуют изображение.
Пожалуйста, напишите комментарии, если обнаружите что-то неверное или хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсуждавшейся выше.
Основы работы с изображениями
Изображение состоит из прямоугольного массива точек, называемых пикселями. Размер изображения обычно указывается как ширина X высота в пикселях. Физический размер изображения в дюймах, сантиметрах и т. д. зависит от разрешения устройства, на котором отображается изображение. Разрешение обычно измеряется с точки зрения DPI, что означает количество точек на дюйм.Изображение будет меньше (и, как правило, четче) на устройстве с более высоким разрешением, чем на устройстве с более низким разрешением.
Примечание. Термин "разрешение" также иногда используется в контексте изображения, и в этом случае он указывает разрешение, при котором изображение должно отображаться. Некоторые форматы файлов изображений позволяют указать разрешение изображения. Важно понимать различие между этим числом, которое выражает предпочтительный DPI для отображения изображения, и размером изображения, которое указывает количество пикселей в изображении.
Глубина изображения/битовые плоскости
Для каждого пикселя в изображении необходимо знать, какого цвета сделать этот пиксель при отображении изображения. Для черно-белого изображения есть только два варианта: каждый пиксель либо черный, либо белый, поэтому для каждого пикселя достаточно одного бита информации. Такие изображения иногда называют однобитными или монохромными изображениями.
Цвет: Direct против Colormaps
Цвет в компьютерной графике обычно представляется как упорядоченная тройка чисел в одном из нескольких цветовых пространств. Наиболее распространенным цветовым пространством в компьютерной графике является RGB, что означает красный, зеленый и синий. Если вы внимательно посмотрите на экран компьютера с увеличительным стеклом, вы увидите, что он состоит из множества крошечных красных, зеленых и синих точек, которые загораются в различных комбинациях, создавая впечатление диапазона цветов (каждый отдельный пиксель на экран обычно состоит из нескольких таких одноцветных точек).
Самый прямой способ сохранить информацию о цвете в изображении — это данные, представляющие каждый пиксель, для прямого указания цвета этого изображения путем задания значений красного, зеленого и синего компонентов (или компонентов какого-либо другого цвета). пробел) этого цвета. Иногда мы используем термин RGB-изображение для обозначения изображения, в котором цвет хранится в прямом представлении RGB.
Другой способ хранения цветов — использование данных для каждого пикселя изображения для сохранения индекса в таблице цветов, а не для непосредственного сохранения значения цвета. Преимущество этого метода заключается в том, что он может значительно сократить объем памяти, необходимой, когда в изображении присутствует лишь относительно небольшое количество цветов. Таблица цветов называется таблицей цветов , картой цветов , палитрой , картой индексов или справочной таблицей (lut) (это эквивалентные термины).
Прозрачность
Иногда полезно объединить два изображения, наложив одно на другое. Прозрачность — это метод, при котором определенные пиксели изображения, лежащие «сверху», могут быть помечены как «прозрачные», что означает, что сквозь них будет видно «нижнее» изображение. Прозрачность обычно обрабатывается путем обработки прозрачности как дополнительной информации о цвете; например, сохраняя четвертое число для каждого пикселя вместе с его значениями R, G, B. Простая прозрачность может храниться всего в 1 бите; в этом случае пиксель либо прозрачен (или нет), что означает, что пиксель будет проигнорирован (или нет) при объединении изображения с другим изображением.
Также можно использовать различные степени прозрачности, что позволяет нам комбинировать изображения таким образом, что части нижнего изображения в разной степени просвечивают сквозь части верхнего изображения. Для этого требуется более 1 бита информации о прозрачности.
Значение прозрачности пикселя иногда называют его альфа-значением, а совокупность всех альфа-значений изображения иногда называют его альфа-каналом. Термин RGBA иногда используется для обозначения изображения RGB с альфа-каналом.
В контексте Интернета прозрачность часто используется для того, чтобы изображение хорошо гармонировало с фоном браузера.
Изображение состоит из прямоугольного массива точек, называемых пикселями. Размер изображения указывается по ширине X высоте в количестве пикселей. Физический размер изображения в дюймах или сантиметрах зависит от разрешения устройства, на котором отображается изображение. Разрешение обычно измеряется в DPI (точек на дюйм). Изображение будет казаться меньше на устройстве с более высоким разрешением, чем на устройстве с более низким разрешением. Для цветных изображений требуется достаточно битов на пиксель, чтобы представить все цвета изображения. Количество битов на пиксель называется глубиной изображения.
Типы данных изображения
Изображения можно создавать с использованием различных методов представления данных, называемых типами данных, таких как монохромные и цветные изображения. Монохромное изображение создается с использованием одного цвета, тогда как цветное изображение создается с использованием нескольких цветов. Вот некоторые важные типы данных изображений:
1-битные изображения. Изображение представляет собой набор пикселей. Обратите внимание, что пиксель — это элемент изображения в цифровом изображении. В 1-битных изображениях каждый пиксель хранится как один бит (0 или 1). Бит имеет только два состояния: включено или выключено, белое или черное, истинное или ложное. Поэтому такое изображение также называют бинарным изображением, так как доступны только два состояния.1-битное изображение также известно как 1-битное монохромное изображение, поскольку оно содержит один цвет: черный для выключенного состояния и белый для включенного состояния.
Для 1-битного изображения с разрешением 640*480 требуется место для хранения 640*480 бит.
640 x 480 бит. = (640 x 480) / 8 байт = (640 x 480) / (8 x 1024) КБ = 37,5 КБ.
Четкость или качество 1-битного изображения очень низкие.
Цифровое изображение в градациях серого – это изображение, в котором значение каждого пикселя представляет собой отдельный образец, несущий информацию об интенсивности. Изображения состоят исключительно из серых оттенков, которые варьируются от черного с наименьшей интенсивностью до белого с наибольшей интенсивностью. Изображения в градациях серого содержат множество оттенков серого от черного до белого. Изображения в градациях серого также называют монохроматическими, обозначая наличие только одного (моно) цвета (хром). Изображение представлено растровым изображением. Растровое изображение – это простая матрица крошечных точек (пикселей), формирующих изображение и отображаемых на экране компьютера или распечатываемых.
24-битные цветные изображения. В 24-битном цветном изображении каждый пиксель представлен тремя байтами, обычно представляющими RGB (красный, зеленый и синий). Обычно истинный цвет определяется как 256 оттенков RGB (красный, зеленый и синий), всего 16777216 цветовых вариаций. Он обеспечивает метод представления и хранения графической информации об изображении в цветовом пространстве RGB, так что цвета, оттенки и оттенки в большом количестве вариаций могут отображаться в изображении, например, в высококачественных фотоизображениях или сложной графике.
Многие 24-битные цветные изображения хранятся как 32-битные изображения, а дополнительный байт для каждого пикселя используется для хранения альфа-значения, представляющего информацию о специальном эффекте.
Для 24-битного цветного изображения с разрешением 640 x 480 требуется дисковое пространство размером 640 x 480 x 3 байта = (640 x 480 x 3) / 1024 = 900 КБ без сжатия. Кроме того, для 32-битного цветного изображения с разрешением 640 x 480 требуется дисковое пространство размером 640 x 480 x 4 байта = 1200 КБ без сжатия.
Недостатки
Требуется большой объем памяти
Многие мониторы могут одновременно отображать только 256 различных цветов. Таким образом, в этом случае нерационально хранить в изображении более 256 различных цветов.
Таблицы поиска цветов
Цветовая таблица циклов (LUT) — это механизм, используемый для преобразования диапазона входных цветов в другой диапазон цветов. Таблица поиска цветов преобразует логические номера цветов, хранящиеся в каждом пикселе видеопамяти, в физические цвета, представленные в виде триплетов RGB, которые можно отобразить на мониторе компьютера. Каждый пиксель изображения хранит только значение индекса или логический номер цвета. Например, если пиксель хранит значение 30, смысл состоит в том, чтобы перейти к строке 30 в таблице поиска цветов (LUT). LUT часто называют палитрой.
Характеристики LUT следующие:
Количество элементов в палитре определяет максимальное количество цветов, которые могут отображаться на экране одновременно.
Ширина каждого элемента в палитре определяет количество цветов, которые может представлять более широкая полная палитра.
Форматы файлов изображений
GIF — Форматы обмена графикой. Формат GIF был создан компанией Compuserve. Он поддерживает 256 цветов. Формат GIF является самым популярным в Интернете из-за его компактного размера. Он идеально подходит для небольших значков, используемых для целей навигации и простых диаграмм. GIF создает таблицу до 256 цветов из 16 миллионов цветов. Если в изображении менее 256 цветов, GIF может легко отобразить изображение без потери качества. Когда изображение содержит больше цветов, GIF использует алгоритмы для сопоставления цветов изображения с палитрой оптимального набора из 256 доступных цветов. Улучшенные алгоритмы поиска изображения, чтобы найти оптимальный набор из 256 цветов.
Таким образом, формат GIF не имеет потерь только для изображения с 256 цветами или менее. В случае насыщенного изображения с истинными цветами GIF может потерять 99,998% цветов. Файлы GIF могут быть сохранены максимум с 256 цветами. Это делает его плохим форматом для фотографических изображений.
GIF-файлы можно анимировать, и это еще одна причина, по которой они стали такими популярными. Большинство анимированных баннеров представляют собой GIF-файлы. GIF-файлы допускают однобитовую прозрачность, то есть при создании изображения вы можете указать, какой цвет должен быть прозрачным. Это положение позволяет отображать цвета фона веб-страницы через изображение.
JPEG — Объединенная группа экспертов по фотографии — Формат JPEG был разработан Объединенной группой экспертов по фотографии. Файлы JPEG представляют собой растровые изображения. Он хранит информацию в виде 24-битного цвета. Это предпочтительный формат почти для всех фотографий в Интернете. Цифровые камеры по умолчанию сохраняют изображения в формате JPEG. Он стал основным форматом графических файлов для World Wide Web, и любой браузер может поддерживать его без дополнительных модулей. Чтобы сделать файл небольшим, JPEG использует сжатие с потерями. Он хорошо работает с фотографиями, произведениями искусства и подобными материалами, но не так хорошо работает с надписями, простыми мультфильмами или штриховыми рисунками. Изображения JPEG работают намного лучше, чем GIF.Хотя JPEG может быть чересстрочным, в этом формате отсутствуют многие другие специальные возможности GIF, такие как анимация и прозрачность, но на самом деле они предназначены только для фотографий.
PNG — переносимая сетевая графика. PNG — единственный формат без потерь, поддерживаемый веб-браузерами. PNG поддерживает 8-битные, 24-битные, 32-битные и 48-битные типы данных. Одна версия формата PNG-8 похожа на формат GIF. Но PNG лучше, чем GIF. Он создает файлы меньшего размера и с большим количеством вариантов цветов. Он также поддерживает частичную прозрачность. PNG-24 — это еще одна разновидность PNG с поддержкой 24-битного цвета, что позволяет использовать диапазоны цветов, аналогичные высокоцветному JPEG. PNG-24 никоим образом не заменяет формат JPEG, поскольку это формат сжатия без потерь. Это означает, что размер файла может быть довольно большим по сравнению с сопоставимым JPEG. Также PNG поддерживает до 48 бит информации о цвете.
TIFF — формат файла изображения с тегами — формат TIFF был разработан корпорацией Aldus в 1980 году и позднее был поддержан Microsoft. Формат файла TIFF является широко используемым форматом растрового файла. Его поддерживают многие приложения для редактирования изображений, программное обеспечение, используемое сканерами, и программы для ретуши фотографий.
TIFF может хранить множество различных типов изображений: 1-битное изображение, изображение в градациях серого, 8-битное цветное изображение, 24-битное изображение RGB и т. д. Файлы TIFF изначально используют сжатие без потерь. Сегодня файлы TIFF также используют сжатие с потерями в соответствии с требованиями. Поэтому это очень гибкий формат. Этот формат файла подходит для печати вывода. Многостраничные документы можно хранить в виде одного файла TIFF, поэтому этот формат файла так популярен. Формат TIFF теперь используется и контролируется Adobe.
BMP- Bitmap- Формат файла растрового изображения (BMP) — это очень простой формат, поддерживаемый большинством приложений Windows. BMP может хранить множество различных типов изображений: 1-битное изображение, изображение в градациях серого, 8-битное цветное изображение, 24-битное изображение RGB и т. д. Файлы BMP не сжаты. Поэтому они не подходят для Интернета. Файлы BMP можно сжимать с помощью алгоритмов сжатия данных без потерь.
EPS – инкапсулированный постскриптум – формат EPS представляет собой векторную графику. EPS популярен для сохранения файлов изображений, поскольку его можно импортировать практически в любое приложение. Этот формат файла подходит для печатных документов. Основным недостатком этого формата является то, что он требует больше места для хранения по сравнению с другими форматами.
PDF — Portable Document Format — формат PDF представляет собой векторную графику со встроенной пиксельной графикой с множеством параметров сжатия. Когда ваш документ будет готов для совместного использования с другими или для публикации. Это единственный формат, который не зависит от платформы. Если у вас есть Adobe Acrobat, вы можете печатать из любого документа в файл PDF. Из иллюстратора вы можете сохранить как .PDF.
EXIF — файл изображения для обмена — Exif — это формат изображения для цифровых камер. Доступны различные теги для облегчения печати более высокого качества, поскольку информация о камере и условиях съемки изображения может храниться и использоваться принтерами для возможных алгоритмов цветокоррекции. Он также включает спецификацию формата файла для аудио, которое сопровождает цифровые изображения.< /p>
WMF-Windows MetaFile- WMF — это формат векторных файлов для операционной среды MS-Windows. Он состоит из набора вызовов функций интерфейса графического устройства к библиотеке графических рисунков MS-Windows. Метафайлы небольшие и гибкие, эти изображения могут правильно отображаться только с помощью их проприетарного программного обеспечения.
Изображения PICT-PICT полезны при разработке программного обеспечения для Macintosh, но их следует избегать при настольных издательских системах. Избегайте использования формата PICT в электронных публикациях — изображения PICT подвержены повреждению.
Photoshop — это собственный формат файлов Photoshop, созданный Adobe. Этот формат можно импортировать непосредственно в большинство настольных издательских приложений.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
растровая графика, также называемая растровой графикой, тип цифрового изображения, в котором используются крошечные прямоугольные пиксели или элементы изображения, расположенные в виде сетки для представления изображения. Поскольку формат может поддерживать широкий диапазон цветов и отображать тонкие градуированные тона, он хорошо подходит для отображения изображений с непрерывными тонами, таких как фотографии или затененные рисунки, наряду с другими детализированными изображениями.
Растровая графика возникла в телевизионных технологиях, а изображения построены так же, как изображения на экране телевизора. Растровая графика состоит из набора крошечных пикселей одинакового размера, которые расположены в двумерной сетке, состоящей из столбцов и строк. Каждый пиксель содержит один или несколько битов информации, в зависимости от степени детализации изображения.Например, черно-белое изображение содержит только один бит на пиксель (двоичный бит может находиться в одном из двух состояний; таким образом, один бит может представлять белый или черный цвет); изображение с затенением и цветом обычно содержит 24 бита информации на пиксель — с 2 24 или более чем 16 миллионами возможных состояний на пиксель. 24-битный цвет, известный как «истинный цвет», может реалистично отображать цветные изображения. Количество битов, хранящихся в каждом пикселе, называется глубиной цвета. Количество пикселей на дисплее, называемое разрешением, влияет на то, сколько деталей может быть изображено на изображении. Разрешение часто выражается как произведение количества пикселей в столбце на количество пикселей в строке (например, 800 × 600).
Детальные изображения часто приводят к большому размеру файла, хотя размер файла можно уменьшить за счет сжатия данных. Сжатие может быть как с потерями (что означает, что некоторые данные отбрасываются), так и без потерь (данные не теряются). Популярные форматы растровых файлов включают GIF (формат обмена графикой) и JPEG (объединенная группа экспертов по фотографии), которые являются форматами с потерями, а также BMP (битмап Windows) и TIFF (формат файлов изображений с тегами), которые не содержат потерь.
Несмотря на то, что растровая графика использовалась в 1970-х и 80-х годах, в основном она ограничивалась дорогостоящими графическими рабочими станциями (т. е. высокопроизводительными компьютерами, специально оптимизированными для работы с графикой). По мере улучшения графических возможностей персональных компьютеров в 1990-х годах растровая графика стала широко использоваться. Изображения, полученные с помощью оптических сканеров и цифровых камер, представляют собой растровую графику, как и большинство изображений в Интернете. Широко используемой графической программой для работы с растровыми изображениями является Adobe Photoshop.
Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.
Как медицинский иллюстратор, я помешан на терминологии. Ежедневно я имею дело с сотнями анатомических терминов, большинство из которых имеют латинские или греческие корни. А я сторонник точности. Как и в нашем родном языке, изменение всего одной буквы может полностью изменить значение слова, например, префикс myo- (означающий мышцу) становится mylo- (коренной), который может стать миело- (имеется в виду либо костный мозг, либо спинной мозг). Как подтвердят мои ученики, я также являюсь сторонником загадочных форм множественного числа латинских терминов. Множественное число от ramus communicans – это rami communicantes, а от фаланги – фаланги в единственном числе. Не существует такого понятия, как «фаланга».
Думаю, неудивительно, что моя одержимость терминологией распространилась и на другие аспекты моего преподавания. Одна из моих любимых мозолей — это неправильное использование слова «точка», особенно когда оно используется в выражении «точек на дюйм» или DPI. Этот простой термин применяется к нескольким различным (и очень разным) понятиям в графическом искусстве, что приводит к широко распространенной путанице. Давайте изучим эти концепции и почему важно их придерживаться.
Полутоновые точки
Слово «точка» впервые было использовано в графическом искусстве для обозначения крошечного узора из точек, который может имитировать изображение с непрерывным тоном с помощью сплошных чернил. Этот метод, разработанный в середине-конце 1800-х годов, и использование термина «точка» более чем на столетие предшествовали революции компьютерной графики.
Как вы можете видеть на изображении ниже, фотография может создать плавную градацию значений от черного к белому и всем оттенкам серого между ними. Однако это не относится к большинству методов печати, включая офсетную литографию и настольную цифровую печать. Эти технологии могут печатать только области сплошными чернилами. Чернила никогда не разбавляются, и белые чернила не добавляются в смесь для получения оттенков серого. Единственный способ воспроизвести оттенки серого на печати — это разбить изображение на крошечные точки, которые, если смотреть невооруженным глазом, кажутся слитыми в непрерывный тон. Такое изображение, состоящее из мельчайших точек, называется полутоном. Сами точки называются полутоновыми точками.
Процесс начинается с пленочного негатива исходного изображения. Свет проходит через негатив, а затем через экран, обычно стеклянную пластину с вытравленной на ее поверхности сеткой из горизонтальных и вертикальных линий. Пройдя через экран, свет обнажает другой кусок пленки. Экран действует как дифракционная решетка, разбивая свет на крошечные дискретные лучи, которые создают узор из точек. В результате получается дубликат пленочного негатива с узором из сплошных точек вместо непрерывных оттенков серого. Дубликат негатива затем используется для создания пластины для процесса офсетной печати.
Линии точек
Процесс полутонов вводит еще одну терминологию печати, которую часто путают с другими. Если вы посмотрите на рисунок 1, то увидите, что полутоновые точки расположены упорядоченными рядами или линиями, обычно ориентированными под углом к бумаге.В обычном полутоновом процессе расстояние между этими линиями точек остается постоянным по всему изображению; меняется только размер точек для создания разных оттенков серого.
Расстояние между строками полутоновых точек называется частотой растра или растровой линией и выражается в строках на дюйм (LPI), т. е. в количестве строк (рядов) точек в дюйме. Хотя это форма разрешения, она сильно отличается от разрешения цифрового изображения, которое будет обсуждаться ниже. Помните, что этот процесс получения полутонов появился на сто лет раньше, чем цифровые изображения.
Несмотря на то, что линейный растр остается постоянным для одного изображения (и обычно для всей печатной части), можно использовать разные линейные растры для разных печатных частей (см. рис. 3).
Выбор линейного экрана почти полностью зависит от типа бумаги, на которой выполняется печать. Газетная бумага, например, обладает высокой впитывающей способностью, позволяя чернилам впитываться в бумагу и вызывая увеличение полутоновых точек — явление, известное как растискивание точки. Если линии точек расположены слишком близко друг к другу, чернила будут растекаться, и мелкие детали будут потеряны. Поэтому для печати на газетной бумаге (и другой дешевой бумаге) требуются очень грубые линии, обычно около 85 LPI. На экранах с такими грубыми линиями полутоновые точки часто видны невооруженным глазом, и этот факт использовал поп-артист Рой Лихтенштейн (рис. 4). Бумага более высокого качества имеет покрытие для минимизации растискивания точек и, следовательно, поддерживает растровые изображения с более тонкими линиями. Большинство книг, журналов и других печатных материалов печатаются с разрешением 133 или 150 LPI, в то время как для некоторых книг по искусству и корпоративных отчетов могут использоваться очень тонкие экраны с разрешением 200 LPI и выше.
Электронные полутона
Фотопроцесс создания полутонов был отраслевым стандартом почти 100 лет. В 1970-х годах такие компании, как Crossfield Electronics и Linotype-Hell, разработали электронные генераторы точек, которые использовали лазер для преобразования отсканированного изображения в полутоновый негатив на пленке. В 1984 году Linotype представила Linotronics 100 и 300, первые фотонаборные устройства, в которых использовалась лазерная технология для преобразования цифрового изображения в полутон. Выпуск Linotronics совпал с появлением компьютера Macintosh с Aldus Pagemaker, первой в мире программой для верстки страниц. Apple и Linotronics также были первыми, кто применил язык описания страниц Adobe PostScript, позволяющий компьютеру отправлять графическую информацию на фотонаборное устройство (и на недавно выпущенный лазерный принтер Apple). Так началась эра настольных издательских систем.
Наборы изображений по-прежнему широко используются сегодня. Они были дополнены устройствами для установки пластин, которые пропускают процесс изготовления пленочного негатива и используют лазер для выжигания полутонов непосредственно на печатной форме. Настольные лазерные принтеры также используют аналогичную технологию. Однако вместо травления на пленке или пластине лазер создает статические электрические заряды на вращающемся металлическом барабане. Барабан собирает сухой углеродный тонер и переносит его на лист бумаги.
Независимо от конкретной технологии, у этих электронных полутоновых систем есть одна общая черта: они создают очень маленькие метки, называемые пятнами, элементами принтера или даже пикселями устройства (не путать с пикселями на мониторе), которые можно комбинировать. для создания полутоновых точек разного размера.
Представьте, что поверхность печати (бумага, пленка или пластина) разделена на сетку крошечных пространств (см. рис. 5). Каждое из этих маленьких мест соответствует наименьшей возможной отметке, которую может создать лазерное устройство. Если лазер попадает в определенное место, он включается, чтобы создать черное пятно или элемент принтера. Для создания полутонового рисунка, то есть полутоновых точек, расположенных упорядоченными линиями, принтер делит свой образец пятен на сетку из вертикальных столбцов и горизонтальных рядов. На пересечении каждой строки и столбца находится группа точек печати, известная как полутоновая ячейка. Принтер может включать и выключать точки в каждой ячейке для создания полутоновых точек разного размера. Если в каждой ячейке включено только несколько пятен, получается небольшая полутоновая точка, которая дает вид светло-серого цвета. По мере того, как в каждой ячейке включается больше точек, полутоновые точки становятся больше, создавая более темные оттенки серого.
Расстояние между этими крошечными точками или элементами определяет разрешение принтера. Я предпочитаю термин «пятна на дюйм» (SPI), обозначающий количество крошечных пятен или элементов принтера, которые устройство может разместить на линейном дюйме. К сожалению, большинство производителей принтеров используют более знакомое выражение «точек на дюйм» или DPI — тенденция, которая началась с первых матричных принтеров в 1970-х годах. Это привело к значительной путанице между пятнами принтера и полутоновыми точками. Фактически, многие профессионалы в области графики изменили терминологию на противоположную, используя слово точка (и DPI) для обозначения крошечных меток или элементов, сделанных принтером, и слово пятно для того, что традиционно называлось полутоновыми точками.Ситуация еще более осложняется тем, что SPI также используется в качестве меры разрешения цифрового сканера (в выборках на дюйм).
Несмотря на современные тенденции, я предпочитаю традиционное использование слова "точка" для обозначения полутоновых точек, которые различаются по размеру для создания различных оттенков серого. Это была общепринятая терминология более 100 лет, и она включена в другие графические термины, такие как растискивание точек, обсуждавшееся выше. Я продолжу использовать термин «точки на дюйм» в этом блоге, говоря о разрешении принтера, но читатели должны знать, что он часто используется взаимозаменяемо с термином «точки на дюйм» или DPI.
Пиксели
Один из наиболее распространенных (и неточных) вариантов использования термина "число точек на дюйм" – это описание плотности пикселей в цифровом изображении. Пиксель (сокращение от «элемент изображения») — это наименьший редактируемый компонент растрового изображения. Пиксели обычно имеют квадратную форму (за исключением некоторых форматов цифрового видео) и располагаются в виде сетки из горизонтальных рядов и вертикальных столбцов. Надлежащий термин для разрешения растрового изображения — пиксели на дюйм (PPI), мера количества пикселей в линейном дюйме как по горизонтали, так и по вертикали. Квадрат в один дюйм с разрешением 300 пикселей на дюйм будет иметь ширину 300 пикселей и высоту 300 пикселей, всего 90 000 пикселей.
Программное обеспечение для сложной графики, такое как Adobe Photoshop, использует правильную терминологию пикселей на дюйм при описании растровых изображений (например, проверьте диалоговое окно «Размер изображения» в Photoshop). Однако неточный термин «точки на дюйм» начал проникать в некоторые графические программы, отражая широко распространенное неправильное использование этого термина для обозначения любой меры разрешения. Даже Adobe Illustrator, близкий родственник Photoshop, стал жертвой путаницы между PPI и DPI. При экспорте файла PSD, PNG или BMP из Illustrator параметры разрешения перечислены в PPI. Но при экспорте файла JPEG или TIFF выходное разрешение указывается в DPI.
Дополнительную путаницу добавляет термин "мегапиксель", который иногда используется для измерения разрешения цифровой камеры. На самом деле это не является мерой разрешения, поскольку разрешение относится к количеству единиц (точек, пикселей и т. д.) в пределах линейного измерения (например, количество пикселей на дюйм). Вместо этого мегапиксели относятся к общему количеству пикселей, которые может захватить цифровая камера, и ничего не говорят о том, расположены ли эти пиксели плотно друг к другу в небольшом пространстве (высокое разрешение) или распределены по большой площади (низкое разрешение).
Что в имени?
Вы можете спросить, почему все это так важно. Это только потому, что я невротик в отношении терминологии, или есть веская причина, чтобы придерживаться этих терминов? По своему опыту преподавания я обнаружил, что мои ученики часто путают эти термины, что приводит к неправильным решениям о том, как создавать и печатать цифровые изображения. По моему мнению, важно, чтобы термины были ясными, чтобы не усложнять концепции.
Возможно, самая большая проблема, с которой сталкиваются мои студенты, заключается в том, что они предполагают, что между разрешением в пикселях цифрового файла (PPI), выходным разрешением печатающего устройства (SPI или DPI) и частотой полутонового экрана ( ЛПИ). Например, они могут предположить, что для печати на лазерном принтере с разрешением 1200 точек на дюйм само изображение должно иметь разрешение 1200 точек на дюйм. И они обычно в неведении относительно того, как эти цифры соотносятся с частотой полутонового экрана. Связь есть, но не обязательно один к одному.
Правильное разрешение файла цифровой графики (в PPI) зависит от типа создаваемого изображения, в частности от того, является ли оно штриховым рисунком или непрерывным тоном (см. рис. 6). Штриховой рисунок относится к любому изображению, состоящему из сплошных черных линий, пунктирных точек или других черных объектов на сплошном белом фоне. Отсутствуют оттенки серого (т. е. полутона). При создании (или сканировании) штрихового рисунка разрешение изображения должно быть достаточно высоким. Большинство издателей требуют, чтобы штриховые рисунки были подготовлены с разрешением 600–1000 пикселей на дюйм. Это гарантирует, что черные линии будут четкими и гладкими при выводе на принтер с высоким разрешением.
Изображения с непрерывными тонами содержат оттенки серого и небольшие вариации тона. Сюда входят многие виды произведений искусства и практически все фотографии. Вы можете подумать, что для изображения с непрерывным тоном потребуется более высокое разрешение, чтобы уловить тонкие вариации тона. Однако верно как раз обратное. В изображениях с непрерывным тоном обычно отсутствуют четкие края и высокая контрастность штрихового рисунка, поэтому нет необходимости в высоком разрешении для создания четких краев. Вместо этого для изображений с непрерывной тональностью требуется разрешение, достаточное только для создания приличных полутонов.
Практическое правило заключается в создании непрерывных тоновых изображений с разрешением в пикселях (PPI), которое в два раза превышает разрешение полутонового экрана (LPI), которое будет использоваться при печати конечного изображения.Например, если изображение будет напечатано в газете с разрешением 85 пикселей на дюйм, достаточно разрешения 170 пикселей на дюйм. Для книги или журнала, напечатанного с разрешением 133 или 150 пикселей на дюйм, разрешение цифрового изображения должно быть 266 или 300 пикселей на дюйм. Поскольку 133 и 150 LPI являются наиболее распространенными линейными экранами, используемыми для большей части офсетной печати, многие художники делают все свои изображения с непрерывным тоном с разрешением 300 пикселей на дюйм. Но этого разрешения будет недостаточно для высококачественной печати (артбуки, корпоративные отчеты и т. д.), где используются линейные экраны с разрешением 200 LPI или более. Поэтому еще до того, как начать иллюстрацию, художник должен знать, как будет использоваться это изображение. Если окончательное использование относится к печатному изделию, художник должен знать растровую линию, которая будет использоваться принтером.
После того как иллюстратор отправляет работу своему клиенту, ответственность за правильность печати лежит на клиенте. Это означает использование правильного линейного экрана и выбор правильного печатного оборудования для задания. Иллюстратору обычно не нужно беспокоиться о разрешении конечного устройства вывода (обычно фотонаборного устройства или плейтсеттера). Но чтобы завершить эту историю, я хотел бы обсудить взаимосвязь между растровой линией полутонов и разрешением принтера. Если вы когда-либо видели заметные полосы на лазерных отпечатках, это может объяснить, почему.
Напомним, что маленькие пятна, создаваемые печатающим устройством, подразделяются на кластеры, называемые полутоновыми ячейками (см. рис. 5). Пятна в полутоновой ячейке включаются или выключаются для создания полутоновых точек разного размера, что приводит к появлению разных оттенков серого. Количество пятен в каждой полутоновой ячейке определяет изменение размеров полутоновых точек и, следовательно, количество различных оттенков серого, которые могут быть получены. Например, полутоновая ячейка с 16 точками в ширину и 16 точками в высоту будет иметь в общей сложности 256 точек (16 x 16 = 256) и может создавать 256 полутоновых точек различных размеров и, следовательно, 256 оттенков серого. Так уж получилось, что человеческий глаз может различить только несколько сотен оттенков серого, поэтому 256 примерно достаточно для воспроизведения всего диапазона видимых оттенков серого.
Чтобы определить количество точек в полутоновой ячейке, вам нужны две части информации: разрешение печатающего устройства (в точках на дюйм) и частота строк на экране (в строках на дюйм). Просто разделите разрешение принтера на размер строки экрана, и ответ покажет вам, сколько точек находится в каждой ячейке полутона по горизонтали и вертикали. Квадрат этого — общее количество пятен в ячейке. Например, вы печатаете 150-строчный экран на лазерном принтере с разрешением 1200 SPI. 1200 разделить на 150 равно 8, что означает, что ячейка полутона имеет 8 точек в ширину и 8 точек в высоту, всего 64 точки (8 x 8 = 64). Следовательно, эта комбинация линейного экрана и разрешения принтера будет давать отпечаток только с 64 оттенками серого. Отпечаток будет иметь заметные полосы и будет довольно некрасивым (см. рис. 7).
Суть в том, что типичный офисный лазерный принтер с разрешением 1200 SPI не имеет достаточного разрешения для печати приличных полутонов при 150 LPI. Вам нужно как минимум 2400 SPI для создания полутоновой ячейки, состоящей из 16 x 16 точек, что дает 256 оттенков серого без видимых полос. Вот почему профессиональное оборудование для печати — фотонаборные и пластинчатые — обычно печатают с разрешением не менее 2400 SPI. В связи с растущим спросом на экраны с большим числом строк (200 LPI и выше) эти устройства часто печатают с разрешением 3 600 SPI или даже выше.
Сводка
Термин "точек на дюйм" или DPI часто неправильно используется художниками-графиками, иллюстраторами и фотографами, часто используется вместо более точных терминов, таких как количество строк на дюйм (для полутоновых экранов), количество точек на дюйм. дюйм (для разрешения принтера) или пикселей на дюйм (для разрешения цифровых изображений). Это приводит к путанице в отношениях между этими понятиями. Надеюсь, я помог прояснить эти термины (и то, как они соотносятся друг с другом).
Джим Перкинс — профессор программы медицинской иллюстрации в Рочестерском технологическом институте, где он читает курсы общей анатомии человека, научной визуализации и компьютерной графики. Он также является практикующим иллюстратором, создающим иллюстрации для нескольких самых продаваемых медицинских учебников, в основном в области патологии и физиологии. В течение 20 лет он был единственным иллюстратором серии текстов по патологии Роббинса и Котрана. Он также является частью команды иллюстраторов, продолжающих работу покойного доктора Фрэнка Х. Неттера, которого многие считают величайшим художником-медиком 20-го века. Чтобы увидеть примеры работ Джима, перейдите по следующим ссылкам:
Выраженные взгляды принадлежат автору (авторам) и не обязательно совпадают с мнением Scientific American.
Читайте также: