Почему растровые графические файлы имеют большой вес

Обновлено: 05.07.2024

В файле растрового изображения запоминается информация о цвете каждого видеопикселя в виде комбинации битов. Бит — наименьший элемент памяти компьютера, который может принимать одно из двух значений: включено или выключено. Наиболее простой тип изображения имеет только два цвета (например, белый и чёрный). В этом случае каждому видеопикселю соответствует один бит памяти (2 1 ). Если цвет видеопикселя определяется двумя битами, то мы имеем четыре (2 2 ) возможных комбинаций значений включено/выключено. Используя для значения выключено символ 0, а для включено — 1, эти комбинации можно записать так: 00, 01, 10, 11. Четыре бита памяти позволяют закодировать 16 (2 4 ) цветов, восемь бит — 2 8 или 256 цветов, 24 бита — 2 24 или 16777216 различных цветовых оттенков.

Простые растровые картинки занимают небольшой объём памяти (несколько десятков или сотен килобайт). Изображения фотографического качества часто требуют несколько мегабайт. Например, если размер графической сетки — 1240 х 1024, а количество используемых цветов — 16777216, то объём растрового файла составляет около 4 Мб, так как информация о цвете видеопикселей в файле занимает

1240 х 1024 х 24 = 30474240 бит или

30474240 бит : 8 = 3809280 байт или

3809280 байт : 1024 = 3720 Кб или

3720 Кб: 1024 = 3,63 Мб.

Таким образом, для хранения растровых изображений требуется большой объём памяти.

Почему растровое изображение искажается при масштабировании?

Растровое изображение после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, области однотонной закраски могут приобрести странный (“муаровый”) узор; кривые и прямые линии, которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными. Если уменьшить, а затем снова увеличить до прежнего размера растровый рисунок, то он станет нечётким и ступенчатым, а закрашенные области могут быть искажены.

Так как графический редактор Paint (стандартная программа WINDOWS) является растровым, то в нём легко продемонстрировать результаты масштабирования изображений и объяснить причины возникающих искажений.

Итак, растровые изображения имеют очень ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других преобразованиях

Для решения каких задач используются растровые программы?

Растровая графика позволяет создавать изображения фотографического качества. Ведь что такое растровая графика: это изображение, состоящее из пикселей - маленьких квадратиков, каждому из которых присвоен определенный цвет. На любом дисплее информация отображается именно в растровом виде.

Что обозначают понятия пиксель, видеопиксель, точка?

В компьютерной графике термин “пиксель”, вообще говоря, может обозначать разные понятия:

· наименьший элемент изображения на экране компьютера;

· отдельный элемент растрового изображения;

· точка изображения, напечатанного на принтере.

Поэтому, чтобы избежать путаницы, будем пользоваться следующей терминологией:

· видеопиксель — наименьший элемент изображения на экране;

· пиксель — отдельный элемент растрового изображения;

· точка — наименьший элемент, создаваемый принтером.

При этом для изображения одного пикселя на экране компьютера может быть использован один или несколько видеопикселей.

Экран дисплея разбит на фиксированное число видеопикселей, которые образуют графическую сетку (растр) из фиксированного числа строк и столбцов. Размер графической сетки обычно представляется в форме NxM, где N — количество видеопикселей по горизонтали, а М — по вертикали. На современных дисплеях используются, например, такие размеры графической сетки: 640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768, 1240 х 1024 и др. Изображение на экране дисплея создаётся путём избирательной засветки электронным лучом определённых видеопикселей экрана. Чтобы изображение могло восприниматься глазом, его необходимо составить из сотен или тысяч видеопикселей, каждый из которых должен быть подсвечен” [1].

Почему растровое изображение искажается при масштабировании?

Причина в том, что изменение размеров растрового изображения производится одним из двух способов:

• все пиксели рисунка одинаково изменяют свой размер (одновременно становятся больше или меньше);

• пиксели добавляются или удаляются из рисунка (это называется выборкой пикселей в изображении).

При первом способе масштабирование изображения не меняет количество входящих в него пикселе, но изменяется количество элементов (видеопикселей или точек), необходимых для построения отдельного пикселя, и при увеличении рисунка «ступенчатость» становится всё более заметной – каждая точка превращается в квадратик.

Выборка же растрового изображения может быть сделана двумя способами. Во-первых, можно просто продублировать или удалить необходимое число пикселей. Во-вторых, с помощью определённых вычислений программа может создать пиксели другого цвета, определяемого первоначальным пикселем и его окружением. При этом возможно исчезновение из рисунка мелких деталей и тонких линий, появление «муарового» узора или уменьшение резкости изображения (размытие).

Оборудование: компьютерный класс, проектор, экран, сканер.

Программное обеспечение: растровый редактор Paint.

Тип урока: комбинированный урок.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Актуализация опорных знаний

На прошлом уроке мы изучили способы представления графической информации.

В чем отличие аналогового и дискретного способов представления?
Дайте определение пространственной дискретизации.
От каких характеристик зависит качество изображения?
Как формируется палитра в системе цветопередачи RGB?
Какой цвет получится при мах интенсивности одного из основных цветов?
Какой цвет получится в результате :

IV. Теоретическая часть урока

1. Растровая графика

Растровые графические изображения формируются в процессе преобразования графической информации из аналоговой формы в цифровую, например, сканирования существующих на бумаге или фотопленке изображений и фотографий. Растровое изображение можно получить с использованием цифровых фото- и видеокамер. Можно создать на компьютере с использованием графического редактора.

Растровые изображения формируются из точек различного цвета(пикселей), которые образуют строки и столбцы, кроме того, они очень чувствительны к масштабированию. При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек (различного цвета) преобразуются в одну, поэтому "теряется" цвет точек, мелкие детали изображения становятся нечеткими, надписи деформируются. При увеличении изображения количество точек не увеличивается, а увеличивается их размер - мы получаем ступенчатый эффект, который можно увидеть невооруженным глазом (на увеличенном изображении пиксели "изображены" в виде квадратиков). Кроме того, растровый рисунок имеет большой вес, так как каждый пиксель "весит" 3 байта.

При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну- теряется четкость мелких деталей
При увеличении новым соседним точкам назначается одинаковый цвет, в результате чего появляется ступенчатый эффект
Недостаток - большой информационный объем, т.к в памяти хранится код каждого пикселя.

2. Растровые графические редакторы.

позволяют повышать качество изображений путем изменения цветовой палитры и цвета отдельного пикселя;
повышают яркость и контрастность изображений;
удаляют мелкие дефекты изображения (царапины, следы перегибов и т.д)
позволяют преобразовать черно-белое изображение в цветное;
использовать различные эффекты преобразования изображений.

Наиболее известные растровые редакторы.

GIMP - самый популярный свободный бесплатный редактор

Corel Photo-Paint- растровый графический редактор, разработанный канадской корпорацией Corel.

Adobe Photoshop - самый популярный коммерческий графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems.

Paint- простой растровый графический редактор компании Microsoft, входящий в состав операционной системы Windows.

3. Форматы растровых графических файлов

Форматы графических файлов позволяют определить способ хранения файла (растровый или векторный) и форму хранения (метод сжатия).

Существуют разные форматы растровых графических файлов:

1. Формат BMP (Bit Map image) - универсальный растровый формат операционной системы Windows. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами, в том числе редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями. Недостатком данного формата является большой вес файла , так как хранятся коды всех точек изображения

2. Формат GIF (Graphics Interchange Format) - формат растровых графических файлов различных операционных систем (Windows, Linux). Позволяет сжимать файл без потери информации за счет уменьшения одноцветных областей изображения. (Это способствует уменьшению файла в несколько раз). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете. Недостатком данного формата является ограниченная палитра цветов (всего 256)

3. Формат PNG (Portable Network Graphic) - растровый формат хранения графической информации, аналогичный формату GIF, использующий сжатие без потерь. Рекомендуется для размещения графических изображений на Web- страницах в Интернете. Формат позволяет пользователю выбрать : метод сжатия без потери данных и указать степень сжатия ( высокая степень сжатия и плохое качество изображения или низкая степень сжатия и высокое качество изображения). Данный формат использует палитру более 16 млн. цветов

4. Формат TIFF (Tagged Image File Format) - формат растровых графических файлов, поддерживается всеми основными графическими редакторами и компьютерными платформами. Используется для обмена документами между различными программами и рекомендуется при работе с издательскими системами. Формат для хранения изображений с большой глубиной цвета, имеет возможность сохранять изображение со сжатием и без сжатия. Формат TIFF позволяет хранить изображения, сжатые по стандарту JPEG, без потерь данных. Но, несмотря на возможность сжатия файла, является "многовесным" растровым форматом , поэтому не годится для использования в сети Интернет. Это недостаток формата.

5. Формат JPEG (Joint Photographic Expert Group) - формат растровых графических файлов, реализующий эффективный алгоритм сжатия отсканированных фотографий и иллюстраций. В результате сжатия отбрасывается избыточное для человеческого восприятия разнообразие цветов соседних точек, что позволяет уменьшить объем файла в десятки раз. Поддерживается приложениями различных операционных систем и используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете (самый распространенный формат). Однако имеет недостаток - сжатие файла приводит к необратимой потере информации.

4. Закрепление материала

Как формируется растровое изображение?
Что влияет на качество изображения?
Почему искажается файл при увеличении или уменьшении?
Почему растровые графические файлы имеют "большой вес"?
Какие форматы графических файлов вам известны?

VI. Практическая часть урока

1. Практическая работа учащихся

Задание 1. Формирование растрового изображения.

Создать папку Растровая графика (Рабочий стол \ Мои документы \ Растровая графика);

(щелчок правой кнопкой- контекстное меню- команда Создать- папку- имя: Растр)

Сохранить в папке Растровая графика графический файл Растр.jpg

(Учитель по выбору может предложить получить растровое изображение со сканера, поиск фотографии в сети Интернет с последующим сохранением в папку, скопировать ранее сохраненный файл, например из папки Мои рисунки или воспользоваться приложением <Рисунок1>);

3) Скопировать файл Растр.jpg и вставить в папку

((щелчок правой кнопкой- контекстное меню- команда Копировать;

щелчок правой кнопкой- контекстное меню- команда Вставить - имя файла - Растр1.jpg);

Задание 2. Форматы растровых файлов

1) Открыть файл Растр.jpg с помощью графического редактора Paint

(Щелчок правой кнопкой мыши на файле Растр.jpg - контекстное меню- команда Открыть с помощью- программы Paint);

2) Сохранить файл в формате JPEG , <Рисунок2>

(В горизонтальном меню команда ФАЙЛ - раскрывающееся меню команда Сохранить как:;

Диалоговое окно Сохранение документа :а) путь сохранения- Мои документы \ папка- Растр,

б) поле Имя файла-jpg,

в) поле Тип файла- выбрать расширение JPG(*.JPG, *.JPEG, *.JPE, :.) командная кнопка Сохранить)

3) Аналогично сохранить данный файл как : а) 24- разрядный (*.bmp), имя файла- bmp, б) 256-цветный рисунок (*.bmp), имя файла - 256bmp

(при сохранении файла как 256-цветный рисунок следует подтвердить выполнение сохранение в диалоговом окне)

Задание 3. Форматы растровых файлов

1) Открыть файл Растр1.jpg с помощью графического редактора Paint

(Щелчок правой кнопкой мыши на файле Растр.jpg - контекстное меню - команда Открыть с помощью- программы Paint);

2) Последовательно сохранить файл в форматах PNG, TIFF, GIF

3) Закрыть приложение

Задание 4. Сравнение форматов растровых файлов

Открыть папку Растр (Рабочий стол \ Мои документы \ Растр);

Просмотреть файлы с помощью программы просмотра

(Щелчок правой кнопкой мыши - контекстное меню- команда Открыть с помощью- программа просмотра изображений и факсов);

2. Вопросы для закрепления:

Какой формат "потерял" качество изображения?

Назовите форматы файлов, которые при сжатии сохранили качественное изображение.

Формат какого файла вы выбрали бы для вставки изображения на страничку своего сайта? Обоснуйте свой ответ.

VII. Домашнее задание: параграф 2.2, вопросы

VIII. Подведение итогов урока

IX Выставление оценок

Литература.

1. Угринович Н.Д. "Информатика и ИКТ". Учебник 10 класс (базовый уровень) - Москва, БИНОМ, 2010 г.

2. Угринович Н.Д, Л.Л.Босова, Н.И. Михайлова "Практикум по информатике и информационным технологиям". Учебное пособие. - Москва, БИНОМ, 2002;

3. Угринович Н.Д. "Преподавание курса "Информатика и ИКТ" в основной и старшей школе 7-11". Методическое пособие для учителей. - Москва, БИНОМ, 2005;

5. А.Х.Шелепаева "Поурочные разработки по информатике 10-11 класс". - Москва, ВАКО, 2007

6. Мультфильм "Маша и медведь"(11 сер., реж. М.Нефедова, "Анимаккорд", 2010 )

1ответ-растр 2ответ-7(вектор) ) Компьютерная графика бывает двух видов: растровая и векторная. Различаются они в способе хранения информации. Изображение в векторном формате строится с помощью математический формул (точки, линии, кривые Безье) . Изображение в растровом виде представляет собой прямоугольную матрицу, состоящую из множества точек (пикселей) . Типичные представители растра и вектора см. на рисунке. Растр и вектор: сходства и различияТипичный растр1. Каждое растровое изображение характеризуется количеством пикселей по ширине и высоте или же их произведением (измеряется в мегапикселях) . По сути, такая картинка состоит из очень маленьких цветных однотонных квадратиков. Таким образом, разрешение 1280x1024 пикселей аналогично разрешению 1,3 Мп. Разрешение 22-дюймового широкоформатного монитора 1680x1050 (1,7 Мп) . Стандартное видео 640x480 — около 0,3 Мп. Некоторые современные фотоаппараты уже достигли значения 10 Мп. Для изображения, хранящегося в векторном виде такого параметра как разрешение не существует, так как изображение каждый раз воссоздается с помощью набора алгебраических выражений. Поэтому при изменении масштаба картинки, качество не изменяется. 2. Векторные файлы понимают не каждые программы. Файл, созданный программой CorelDraw, сможет открыть только CorelDraw. Также вы не сможете просмотреть превью. Поэтому для вставки в программу верстки или использовании в других целей векторный файл растрируют или конвертируют в формат .eps (но о нем чуть позже) . Растровую графику редактируют и создают с помощью растровых графических редакторов (Adobe Photoshop, Corel Painter, бесплатный Gimp и другие) . Также растровая графика создается фотоаппаратами, сканерами. Векторная графика делается векторные редакторы (CorelDraw, Adobe Iiustrator, бесплатный Inkscape).

3. Графический файл может быть представлен различными цветовыми схемами. Bitmap-изображение создается черными и белыми точками (1 бит, 2 цвета) . Grayscale представляет собой черно-белое изображение (256 цветов, 8 бит) . Для просмотра графики на экране монитора или публикации в Интернете, используется цветовая модель RGB (красный, зеленый, синий — 24 бита, 16,7 млн. цветов) . Для печати на физическом устройстве — модель CMYK (голубой, пурпурный, желтый, “черный” — 32 бита, 4,3 млрд. цветов) . В случае, если каждый цвет кодируется не 8, а 12 битами, размерность RGB становится равна 36 бит, а CMYK — 48 бит.

Типичный вектор4. Преимущество растровой графики в том, что возможно создать практически любое изображение, вне зависимости от сложности. На стороне векторной графики ее масштабируемость без потери качества, что невозможно с растровыми изображениями. Однако сложное векторное изображение может сильно замедлить скорость обработки файла. Мониторы отображают информацию только в растровом виде. Для отображения векторного формата на растровом дисплее используются встроенные в видеокарту программные или аппаратные преобразователи. Из минусов растра можно также отметить большой размер файла для простого изображения. Например, файл, описывающий окружность радиуса 1000x1000 пикселей в растре будет иметь намного больший размер, чем тот же круг в векторной форме, так как для описания векторного круга достаточно следующей информации: а) радиус; б) координаты центра окружности; в) цвет и толщина контура;
г) цвет заливки круга

5. Перевести векторную графику в растр достаточно просто. Обратная процедура выполняется специальными утилитами-трассировщиками и дает приемлемый результат только для однотонных, контрастных и качественных картинок. Фотографию в вектор перевести вряд ли удастся.

Форматы растровой графики
Все форматы делятся на три группы. Без сжатия, сжатие без потерь и сжатие с потерями. В файле также может храниться дополнительная информация. Например, все файлы, снятые цифровыми фотоаппаратами имеют данные EXIF (модель фотоаппарата, дата и параметры съемки, разрешение и т. п.) .

Логически в первой части вопроса сказать два, что идет сохранение о каждом пикселе, но тока идиот пользуюет битмап как растр, а в джипеге области, а не пиксели, в вопросе ересь, а корелу по фик точка, четыре или семь, что попросишь- то и сохранит. можно сказать один. Вот ведь наглые вы. участники компьютериады 2010. Я воть с ходу этот ответ написала. Знать дадо, раз на олимпиаду то идете.

Форматы растровой графики
Все форматы делятся на три группы. Без сжатия, сжатие без потерь и сжатие с потерями. В файле также может храниться дополнительная информация. Н

Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселом. Каждый пиксел растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных - это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры.

Достоинства растровой графики:

Возможность воспроизведения изображений любого уровня сложности. Количество деталей, воспроизводимых на изображении во многом зависит от количества пикселов.
Точная передача цветовых переходов.
Наличие множества программ для отображения и редактирования растровой графики. Абсолютное большинство программ поддерживают одинаковые форматы файлов растровой графики. Растровое представление, пожалуй, самый «старый» способ хранения цифровых изображений.

Недостатки растровой графики

Большой размер файла. Фактически для каждого пиксела приходится хранить информацию о его координатах и цвете.
Невозможность масштабирования (в часности, увеличения) изображения без потери качества.

Форматы растровой графики

Не смотря на кажущуюся простоту представления растровой графики, ее форматов существует «вагон и маленькая тележка»! И их количество продолжает меняться — какие‑то форматы устаревают, какие‑то только начинают разрабатываться. Описывать все — долго и не интересно, я опишу только те, которые, на мой взгляд, могут быть интересны дизайнерам и фотостокерам.

GIF(Graphics Interchange Format) если не самый популярный, то уж точно второй по популярности формат растровой графики, используемый для публикации изображений в WEB. Хотя некоторые называют его «устаревшим», альтернативы ему пока нет. Дело в том, что это фактически единственный растровый формат графики, поддерживающий анимацию. На данный момент, на сколько мне известно, существует еще 2 формата с анимацией — MNG и APNG, которые, вероятно и заменят GIF, но пока их поддерживают далеко не все браузеры и графические редакторы.

Преимущества формата GIF:

небольшой размер изображения
поддержка прозрачности
возможность создания покадровой анимации

PNG(Portable Network Graphics) — еще один формат растровой графики, поддерживающий прозрачность, причем не только обычную прозрачность, как GIF, но и полупрозрачность — плавный переход цвета в прозрачную область. Целью создания PNG как раз и была замена GIF, так как компания CompuServe — разработчик формата GIF в 1995 году на 10 лет запатентовала алгоритм сжатия, использованный при создании gif-картинок, что делало невозможным бесплатное использование данного формата в коммерческих проектах.

Возможность создания полноцветного изображения с цветовыми переходами и полутонами.
Сохранение графической информации при помощи алгоритма сжатия без потерь.
Возможность использования альфа-каналов, то есть, попросту говоря, прозрачности и, более того — полупрозрачности, что позволяет создавать плавные переходы цвета в прозрачную область.

Недостатка у PNG, на мой взгляд, всего 2:

Невозможность создания анимированного изображения
Неоднозначное «понимание» прозрачности формата PNG интернет-браузерами. Некоторые браузеры, в основном устаревшие версии, отказываются отображать прозрачные области изображения формата PNG и закрашивают их серым цветом. Но этот недостаток, я думаю, скоро перестанет быть актуальным.

TIFF(Tagged Image File Format) — формат для хранения изображений высокого качества, поддерживает любые из существующих цветовые модели, обеспечивает широкий диапазон изменения глубины цвета, поддерживает работу со слоями. Хранение информации в формате TIFF возможно как с потерями, так и без потерь. Фотокамеры, не поддерживающие RAW-формат иногда могут делать снимки в формате TIFF.

Недостатком формата является большой вес файла, гораздо бОльший, нежели файл RAW-формата такого же качества — каждый снимок в TIFF весит от 8 до 20Мб.

RAW(в переводе с английского «raw» — сырой)

Формат RAW появился благодаря цифровым фотоаппаратам. RAW — это по‑сути «отпечаток», который остается на матрице фотоаппарата в момент съемки, а точнее целых 3 отпечатка — в красном, зеленом и синем цветах. Кроме этих отпечатком в RAW-файле хранятся и некоторые другие данные, которые в подобном случае носят скорее справочный характер, диктующие RAW-конвертеру с какой интерсивностью отразить на экране каждый из цветных каналов для разных пикселов — это балланс белого, цветовое пространство и т.д. Изменение этих параметров никак не отразится на исходной информации, вы можете их безболезненно изменить и в любой момент вернуться к первоначальному виду. С полученным в результате экспорта другим растровым форматом работать будет уже гораздо проблематичнее. Расширения у файлов в формате RAW могут быть разные (.cr2,.crw,.nef и т.д.) в зависимости от марки фотоаппарата — у каждого производителя камер свой способ хранения информации. Для редактирования RAW-файлов и преобразования их в другие растровые форматы производители камер поставляют свой собственный софт и при этом RAW-конвертер фирмы Canon будет читать только RAW-файлы снятые фотоаппаратами Canon (.cr2,.crw) и не сможет прочитать RAW-файл снятый фотоаппаратом Nikon (.nef). Существуют RAW-конвертеры сторонних производителей, которые работают с большинством RAW-файлов. В общем, отсутствие единого стандарта создает определенные неудобства при работе с этим форматом.

Недостатками формата являются большой размер файла (хотя и не такой большой, как TIFF) и отсутствие единого стандарта формирования RAW-файлов для всех производителе й фототехники.

RAW как и TIFF можно отправлять на фотобанки в качестве «дополнительного» формата изображения — наличие исходникаможет повлиять на решение дизайнера о покупке изображния.

JPEG (Joint Photographic Experts Group — название разработчика) — самый распространенный формат растровой графики (по крайней мере — в Интернете). JPEG — пример использования алгоритмов сжатия «с потерями» или, по‑другому, «искажающего сжатия», он наиболее подходит для хранения картин, фотографий и других реалистичных изображений с плавными цветовыми переходами, но зато практически не пригоден для чертежей и схем, то есть для изображений с резкими переходами — алгоритм сжатия будет образовывать заметные артефакты в местах резкого контраста.

Не рекомендуется хранить в этом формате промежуточные варианты работы — каждое «пересохранение» будет вести к необратимой потере части информации. Алгоритм сжатия, используемый в этом формате (lossy compress) основан на «усреднении» цвета рядом стоящих пикселов.

JPEG не поддерживает работу с альфа-каналами, то есть не может содержать прозрачные пикселы, но позволяет сохранить в файле обтравочный контур, что в случае работы с фотобанками нужно обязательно отметить в описании, наличие обтравочного контура (если вы его, конечно, сделали и знаете что это такое) — это важная информация для покупателя изображения.

Формат JPEG — так же основной формат, в котором фотобанки принимают растровые изображения(фотографии и иллюстрации) для продажи. Сохранять конечный вариант файла, отправляемый на микросток, нужно в цветовой модели RGB, разрешением 300dpi и, конечно, в 100%-м качестве. Так же можно вписать в файл IPTC-информацию (название, описание, ключевые слова) — формат JPEG позволяет это сделать и это значительно сэкономит вам время при отправке изображений на несколько фотобанков.

Читайте также: