Двумерное изображение¶

Двумерное изображение — это графическое изображение, представленное в двух измерениях: ширине и высоте, без учёта глубины. В отличие от трёхмерных моделей и объёмных сцен, 2D-изображение описывается плоскостной системой координат и хранится как массив пикселей (растровое изображение) или как набор геометрических примитивов с параметрами (векторное изображение). Термин широко используется в компьютерной графике, цифровой фотографии, полиграфии, телевидении и веб-разработке.

¶Основные типы

¶Растровые изображения

Растровое (пиксельное) 2D-изображение представляет собой прямоугольную сетку пикселей, каждый из которых хранит значение цвета — как правило, в модели RGB (красный, зелёный, синий) или CMYK (голубой, пурпурный, жёлтый, чёрный). Каждый пиксель задаётся координатами (x, y) и цветовым значением. Разрешение измеряется в пикселях (например, 1920 × 1080) или в точках на дюйм (dpi) для печати.

К достоинствам растровых изображений относятся точная передача фотографических сцен, градиентов и сложных текстур. К недостаткам — потеря качества при масштабировании: увеличение растра приводит к появлению видимых «ступенек» (пикселизации), а уменьшение — к потере деталей.

Основные форматы хранения:

¶Векторные изображения

Векторное 2D-изображение описывается математическими формулами: точками, линиями, кривыми Безье, замкнутыми контурами с заливкой. Координаты объектов хранятся в относительной системе, поэтому изображение масштабируется без потери качества — ключевое преимущество перед растром.

Основные форматы: SVG (стандарт для веба), EPS и PDF (полиграфия), AI и CDR (проприетарные форматы редакторов Adobe Illustrator и CorelDRAW).

¶Характеристики

Ключевые параметры двумерного изображения:

• Разрешение — размер в пикселях (растровое) или в единицах длины (векторное);
• Глубина цвета — количество бит на пиксель (8, 24, 32 бита);
• Цветовое пространство — sRGB, Adobe RGB, CMYK и др.;
• Соотношение сторон — например, 16:9, 4:3, 1:1;
• Частота дискретизации — для изображений, полученных сканированием или съёмкой.

¶Способы получения

2D-изображения получают несколькими основными способами:

1. Фотосъёмка — фиксация сцены матрицей цифровой камеры.
2. Сканирование — оцифровка бумажных носителей с помощью сканера.
3. Компьютерная графика — генерация изображения программно: рендеринг 3D-сцены в плоскую проекцию, процедурная генерация текстур, рисование в графических редакторах.
4. Генерация нейросетями — создание изображений по текстовому описанию с помощью диффузионных моделей и генеративно-состязательных сетей.
5. Синтез из нескольких кадров — панорамная склейка, HDR-композитинг, стекирование.

¶Применение

Двумерные изображения являются базовым форматом представления визуальной информации в большинстве отраслей:

• Полиграфия и дизайн — макеты, иллюстрации, упаковка;
• Веб и мобильные приложения — интерфейсы, иконки, фотографии;
• Телевидение и кинематограф — кадры, постеры, раскадровки;
• Наука и медицина — снимки МРТ и КТ, спутниковые снимки, микроскопия;
• Игровая индустрия — спрайты, фоны, интерфейсы 2D-игр;
• Искусство — цифровая живопись, комиксы, анимация.

¶2D-изображение и 3D-графика

В компьютерной графике 2D-изображение часто является результатом проецирования трёхмерной сцены на плоскость. Рендер трёхмерной модели с учётом освещения, материалов и камеры даёт растровое 2D-изображение. Обратная задача — восстановление 3D-геометрии из 2D-снимков — решается методами фотограмметрии и структуры из движения (Structure from Motion).

¶См. также

• Компьютерная графика
• Растровая графика
• Векторная графика
• Цифровая фотография

¶Источники

• Флеминг, А. «Компьютерная графика: принципы и практика»
• Ширман, Л. «Цифровая обработка изображений»
• Стандарты ISO/IEC 15444 (JPEG 2000), ISO 32000 (PDF)