Векторные и растровые графические системы.

Наиболее известны два способа визуализации: растровая и векторная. Первый способ ассоциируется с такими графическими устройствами, как дисплей, телевизор, принтер. Второй используется в векторных дисплеях.

Векторизация – преобразование из растрового в векторное описание, растеризация – процесс наоборот.

Растровая визуализация основывается на представлении изображения на экране или бумаге в виде растра. Растр – прямоугольная матрица, состоящая из отдельных строк, каждая строка – из точек, точки называются ячейками изображения (picture cell) или элементами изображения (picture element), а сокращенно пикселями (pixel) или пэлами (pel).

К устройствам с растровым сканированием относятся мониторы, телевизоры, принтеры.

Схема организации растрового сканирования зависит от конкретного устройства вывода. В общем случае, сначала появляются все части рисунка, находящиеся в первой строке (слева – направо), затем – все части рисунка, находящиеся во второй строке, и т.д. (рис. 2).

Рис. 2. Схем построчной развертки растра.

Основными характеристиками растра являются:

§ разрешающая способность – характеризует расстояние между соседними пикселями, измеряется в количестве пикселей на единицу длины (dpi – dots per inch – количество пикселей на дюйм);

§ размер растра – количество пикселей по горизонтали и вертикали;

§ форма пикселей – прямоугольные, квадратные, круглые;

§ количество цветов (глубина) – количество бит, используемых для хранения информации о цвете одного пикселя.

Каждый пиксель растра имеет цвет, яркость (светимость), каждому пикселю соответствует область памяти, хранящая число – описание пикселя. В простейшем случае, если пиксель имеет всего два состояния – включено и выключено для его описания нужен всего один бит памяти, чем больше цветов или градаций яркости мы желаем описать, тем больше памяти необходимо для описания каждого пикселя. Отсюда следует основной недостаток растровой графики - потребность в большом количестве памяти. Чем больше разрешение и качество изображения, тем больше надо памяти. Кроме того, следует отметить дискретность изображения, состоящего из отдельных точек, поэтому возникает необходимость реализации специфических растровых алгоритмов. Их назначение – подобрать такое множество дискретных точек растра, которое максимально точно соответствует желаемому изображению.

Достоинство растровой графики состоит прежде всего в возможности использования дешёвых телевизионных технологий для вывода изображений. Скорость регенерации изображения в растровой системе определяется характеристиками системы управления кинескопом и не зависит от объёма изображения. В растровой системе легко можно закрасить часть изображения.

В системах с произвольным (векторным) сканированием изображение появляется на экране (или бумаге) в произвольном порядке путем рисования прямых или кривых линий (векторов). Изображение рассматривается как совокупность простых графических объектов (примитивов) – прямых, дуг, окружностей, прямоугольников и т.д. Качество векторной визуализации для векторных устройств обуславливается точностью вывода базовых графических примитивов – линий, дуг, кругов, эллипсов.

Векторная визуализация используется в векторных дисплеях и таких печатающих устройствах, как перьевые графопостроители (плоттеры). Типичная последовательность действий при векторной визуализации выглядит так: перевести перо в начальную точку (для дисплея – отклонить пучок электронов) – опустить перо (увеличить яркость луча) – переместить перо в конечную точку – поднять перо (уменьшить яркость луча). Качество визуализации для векторных устройств зависит от точности вывода и номенклатуры базовых графических примитивов.

Недостатком векторного сканирования являются проблемы, возникающие при необходимости сплошного заполнения фигур.

В настоящее время доминирует растровый способ визуализации.