Raster -grafik -
Raster graphics

Från Wikipedia, den fria encyklopedin
Den smiley i det övre vänstra hörnet är en rasterbild. När de förstoras visas enskilda pixlar som rutor. Förstorande ytterligare kan varje pixel analyseras med sina färger konstruerade genom en kombination av värdena för rött, grönt och blått.

Inom datorgrafik och digital fotografering är en rastergrafik en bitmappsbild som representerar ett allmänt rektangulärt rutnät med pixlar , som kan ses via en datorskärm , papper eller annat bildskärmsmedium. En raster kännetecknas tekniskt av bildens bredd och höjd i pixlar och av antalet bitar per pixel . Rasterbilder lagras i bildfiler med olika formatering , produktion , generation och förvärv .

De tryckning och prepress industrin vet rastergrafik som contones (från kontinuerliga toner ). Däremot implementeras linjekonst vanligtvis som vektorgrafik i digitala system.

Vanliga pixelformat är svartvit , gråskala , palettiserad och i fullfärg , där färgdjupet bestämmer trovärdigheten hos de representerade färgerna och färgutrymmet bestämmer färgens täckningsområde (vilket ofta är mindre än hela människans färgseende ). Högupplösta digitala bilder är lagringskrävande , särskilt vid höga färgdjup. Den stora CCD -bitmappssensorn vid Vera C. Rubin -observatoriet fångar 3,2 gigapixlar i en enda bild (6,4 GB rå), över sex färgkanaler som överskrider spektralområdet för mänsklig färgsyn. Under produktionen kan det finnas en rasterbild i en mängd olika upplösningar och färgdjup av skäl för lagring och hantering av bandbredd.

Överföra en bild till hemlig rasterorganisation (en relativt kostsam operation för packade format med mindre än en byte per pixel); komponera en ytterligare rasterlinje reflektion (nästan gratis), antingen före eller efteråt, uppgår till en 90 ° bild rotation i en riktning eller den andra.

Vektorbilder (linjearbete) kan rasteriseras (konverteras till pixlar) och rasterbilder vektoriseras (rasterbilder konverteras till vektorgrafik), med programvara. I båda fallen förloras viss information, även om vissa vektoriseringsoperationer kan återskapa viktig information, som i fallet med optisk teckenigenkänning .

Tidiga mekaniska tv -apparater som utvecklades på 1920 -talet använde rasteriseringsprinciper. Electronic tv baserad på katodstrålerörs displayer är raster scannas med horisontella raster målade vänster till höger, och rasterlinjerna målade topp till botten (toppen av en datorskärm är oftast refereras till liggande orientering , medan den övre delen av en tryckt sida refereras oftast till porträttorientering, att gå mot flödet kräver bildrotation). Vänster-höger i topp-botten förblir den konventionella pixelorganisationen i de flesta bitmappade filformaten och rastrerade bildskärmsanslutningar som VGA och DVI .

Många rastermanipulationer kartläggs direkt på de matematiska formalismen för linjär algebra , där matematiska objekt i matrisstrukturen är av central betydelse.

Etymologi

Ordet "raster" har sitt ursprung i det latinska rastrum (en rake), som härrör från radere (att skrapa). Den härstammar från rasterskanning av katodstrålerör (CRT) videomonitorer , som målar bilden rad för rad genom att magnetiskt eller elektrostatiskt styra en fokuserad elektronstråle . Genom förening kan det också hänvisa till ett rektangulärt rutnät med pixlar. Ordet rastrum används nu för att hänvisa till en anordning för att rita musikaliska personallinjer.

Ansökningar

Datorskärmar

De flesta moderna datorer har bitmappade skärmar, där varje pixel på skärmen direkt motsvarar ett litet antal bitar i minnet. Skärmen uppdateras helt enkelt genom att skanna igenom pixlar och färga dem enligt varje uppsättning bitar. Uppdateringsproceduren, som är hastighetskritisk, implementeras ofta av dedikerade kretsar, ofta som en del av en grafikprocessorenhet .

Med detta tillvägagångssätt innehåller datorn ett minnesområde som innehåller all data som ska visas. Den centrala processorn skriver in data i denna minnesregion och videokontrollen samlar in dem därifrån. Databitar som lagras i detta minnesblock är relaterade till det slutliga mönstret för pixlar som kommer att användas för att konstruera en bild på displayen.

En tidigt skannad display med rasterdatorgrafik uppfanns i slutet av 1960 -talet av A. Michael Noll på Bell Labs , men dess patentansökan inlämnad den 5 februari 1970 övergavs till Högsta domstolen 1977 i fråga om patenterbarhet för datorprogramvara.

Bildlagring

Använd en raster för att sammanfatta ett punktmönster.

De flesta datorbilder lagras i rastergrafikformat eller komprimerade varianter, inklusive GIF , JPEG och PNG , som är populära på World Wide Web . En rasterdatastruktur är baserad på en (vanligtvis rektangulär, kvadratbaserad) tessellering av 2D- planet i celler. I exemplet överlagras cellerna i tessellation A på punktmönstret B, vilket resulterar i en array C med kvadranträkningar som representerar antalet punkter i varje cell. För visualisering har en uppslagstabell använts för att färga var och en av cellerna i en bild D. Här är siffrorna som en enkel vektor i rad/kolumnordning:

1 3 0 0 1 12 8 0 1 4 3 3 0 2 0 2 1 7 4 1 5 4 2 2 0 3 1 2 2 2 2 3 0 5 1 9 3 3 3 4 5 0 8 0 2 4 3 2 8 4 3 2 2 7 2 3 2 10 1 5 2 1 3 7

Slutligen är här en kodad representation av rastern som har 55 positioner:

värden 1 3 0 1 12 8 0 1 4 3 ...
längder 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 ...

Denna process resulterar helt klart i en förlust av information , från de verkligt värderade koordinaterna för punkterna, genom heltalscellerna, till ordinalfärgerna, men det finns också vinster:


Tredimensionell voxel- raster-grafik används i videospel och används även i medicinsk bildbehandling, till exempel MR-skannrar .

Geografiska informationssystem

GIS -data lagras vanligtvis i ett rasterformat för att koda geografiska data som pixelvärden. Georeferensinformation kan också associeras med pixlar.

Upplösning

Rastergrafik är upplösningsberoende, vilket innebär att de inte kan skala upp till en godtycklig upplösning utan förlust av skenbar kvalitet . Den här egenskapen står i kontrast med funktionerna i vektorgrafik , som enkelt kan skala upp till kvaliteten på den enhet som gör dem. Rastergrafik hanterar mer praktiskt än vektorgrafik fotografier och fotorealistiska bilder, medan vektorgrafik ofta fungerar bättre för att ställa in eller för grafisk design . Moderna datorskärmar visar vanligtvis cirka 72 till 130 pixlar per tum (PPI), och vissa moderna konsumentskrivare kan lösa 2400 punkter per tum (DPI) eller mer; att bestämma den mest lämpliga bildupplösningen för en given skrivarupplösning kan innebära svårigheter, eftersom utskrift kan ha en större detaljnivå än vad en tittare kan urskilja på en bildskärm. Normalt fungerar en upplösning på 150 till 300 PPI bra för utskrifter i fyra färger ( CMYK ).

Men för utskriftstekniker som utför färgblandning genom dithering ( halvton ) snarare än genom övertryck (praktiskt taget alla bläckstråleskrivare och laserskrivare hemma/på kontoret) har skrivarens DPI och bild -PPI en helt annan betydelse, och detta kan vara vilseledande. Eftersom skrivaren genom rithanteringsprocessen bygger en enda bildpixel av flera skrivarpunkter för att öka färgdjupet , måste skrivarens DPI -inställning ställas in mycket högre än önskad PPI för att säkerställa tillräckligt färgdjup utan att göra avkall på bildupplösningen. Således kan exempelvis utskrift av en bild med 250 PPI faktiskt kräva en skrivarinställning på 1200 DPI.

Rasterbaserade bildredigerare

Rasterbaserade bildredigerare som Paint Shop Pro , Corel Painter , Adobe Photoshop , Paint.NET , Microsoft Paint och GIMP , kretsar kring redigera pixlar , till skillnad från vektorbaserade bildredigerare, såsom Xfig , Coreldraw , Adobe Illustrator eller Inkscape , som kretsar kring redigering av linjer och former ( vektorer ). När en bild återges i en rasterbaserad bildredigerare består bilden av miljontals pixlar. I grunden fungerar en rasterbildredigerare genom att manipulera varje enskild pixel. De flesta pixelbaserade bildredigerare arbetar med RGB-färgmodellen , men vissa tillåter också användning av andra färgmodeller som CMYK-färgmodellen .

Se även

Referenser