Введение в цифровую графику



Матрица дискретизации


В самом деле, пока мы располагаем только страницей с рисунком (его мы самонадеянно окрестили "оригиналом"), на который нанесена сетка координат. Каким же образом эта информация преобразуется в цифровые данные и попадет в компьютер (например, в какое-либо графическое приложение)?

Важная мысль

Здесь собственно и начинается то, что мы называем компьютерной графикой, ибо с этого момента мы переходим к представлению информации средствами компьютера, т. е. цифрами.

А из цифр, если они характеризуют некий ареал значений, как правило, можно составить таблицу, которая на математическом языке называется матрицей.

Определение

Матрица — это прямоугольная таблица из чисел (рис. 7.5) или математических выражений, состоящая из произвольного числа строк и столбцов. Каждая ячейка такой таблицы имеет одинаковый характер.

Справка

Матрица используется во многих разделах физики, экономики и других точных науках, а в математике ею занимается так называемая матричная алгебра, описывающая правила и способы действия с матрицами. Следует заметить, что матрицы широко используются в компьютерных технологиях, поскольку любые устройства хранения информации можно трактовать как матрицу, каждая ячейка которой обладает определенным адресом (то есть координатами).

Рис. 7.5. Пример математической матрицы

Действительно, процедура дискретизации применительно к компьютерному изображению начинается с создания пустой матрицы, в ячейки которой можно записать числа — коды той или иной графической информации.

Осталось только поставить в жесткое и однозначное соответствие сетку дискретизации, которую мы нанесли на "оригинал", и математический объект — матрицу, которая виртуально создается средствами прикладных программ, например в оперативной памяти компьютера. В матрице фиксируется такое количество ячеек, которое достаточно для сохранения необходимого массива данных. А сетка дискретизации (декартовы координаты) -это, в общем, и есть таблица, или матрица.

Разумеется, с самого начала необходимо обеспечить идентичность размерностей: количество ячеек по горизонтали и по вертикали в сетке дискретизации должно соответствовать количеству строк и столбцов матрицы.

Важная мысль

Размерность сетки дискретизации "оригинала" должна соответствовать размерности виртуальной цифровой матрицы.

Следует только добавить, что матрица, которая создается средствами графической программы, получила в английской терминологии название тар ("карта").

Справка

Например, в физике существует понятие "карта Карно" по расчету коэффициента полезного действия теплового двигателя. Такая карта, по сути, является обыкновенной таблицей.

В этом смысле карта (тар) — просто таблица, а поскольку в подобную таблицу записываются биты информации ("нули" или "единицы"), такая таблица (карта) получила название "битовая карта" (bitmap).

Подробную информацию о понятии "бит" см. в части II.

В связи с этим дискретную компьютерную графику иногда называют "битовой" (bitmapped).

Определение

Битовая графика (bitmapped image) — это вид графики, у которого выполнена пространственная дискретизация и используются элементы, напоминающие элементы простейшей мозаики или вышивки крестом.

Но вот компьютерная матрица создана (она виртуальная, поскольку ее нельзя — пока! — увидеть). Теперь настала пора ее заполнить. Однако прежде необходимо разобраться, как это сделать, для чего нам требуется перейти к следующему этапу — квантованию.

Назад Начало Вперед