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Was sind Bitmap-Bilder?

Ein Bitmap ist eine Art der Speicherorganisation oder Bilddateiformat, das zum Speichern digitaler Bilder verwendet wird. Der Begriff Bitmap stammt aus der Computerprogrammierung und bedeutet einfach eine Karte von Bits, ein räumlich abgebildetes Array von Bits. Jetzt hat er zusammen mit Pixmap ähnliche Konzepte wie ein räumlich abgebildetes Array von Pixeln. Rasterbilder im Allgemeinen können als Bitmaps oder Pixmaps bezeichnet werden, ob synthetisch oder fotografisch, in Dateien oder im Speicher.
Bitmap-Bilder beziehen sich auf solche, die durch Pixel beschrieben werden - Farbquadrate, die in einem Raster angeordnet sind.

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In der Informatik ist ein Bitmap eine Abbildung von einer Domäne (zum Beispiel einem Bereich von ganzen Zahlen) auf Bits, das heißt Werte, die null oder eins sind. Es wird auch Bit-Array oder Bitmap-Index genannt.
In der Computergrafik, wenn die Domäne ein Rechteck ist (indiziert durch zwei Koordinaten), gibt ein Bitmap eine Möglichkeit, ein binäres Bild zu speichern, das heißt ein Bild, in dem jedes Pixel entweder schwarz oder weiß ist (oder zwei beliebige Farben).
Der allgemeinere Begriff Pixmap bezieht sich auf eine Karte von Pixeln, wobei jeder mehr als zwei Farben speichern kann, wodurch mehr als ein Bit pro Pixel verwendet wird. Oft wird Bitmap auch dafür verwendet. In gewisser Weise impliziert der Begriff Bitmap ein Bit pro Pixel, während Pixmap für Bilder mit mehreren Bits pro Pixel verwendet werden kann.
Für eingebaute Grafik-Subsysteme verwenden viele grafische Benutzeroberflächen Bitmaps; zum Beispiel die Microsoft Windows und GDI-Subsysteme der OS/2-Plattformen, wobei das spezifische Format das Windows- und OS/2-Bitmap-Dateiformat ist, normalerweise mit der Dateierweiterung .BMP (oder .DIB für geräteunabhängiges Bitmap). Neben BMP speichern andere Dateiformate, die wörtliche Bitmaps speichern, InterLeaved Bitmap (ILBM), Portable Bitmap (PBM), X Bitmap (XBM) und Wireless Application Protocol Bitmap (WBMP). Ebenso speichern die meisten anderen Bilddateiformate wie JPEG, TIFF, PNG und GIF ebenfalls Bitmap-Bilder (im Gegensatz zu Vektorgrafiken), werden aber normalerweise nicht als Bitmaps bezeichnet, da sie intern komprimierte Formate verwenden.

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Was sind Vektorgrafiken?

Vektorgrafiken ist die Verwendung von Polygonen zur Darstellung von Bildern in der Computergrafik. Vektorgrafiken basieren auf Vektoren, die durch Orte führen, die Kontrollpunkte oder Knoten genannt werden. Jeder dieser Punkte hat eine bestimmte Position auf den x- und y-Achsen der Arbeitsebene und bestimmt die Richtung des Pfades; außerdem kann jedem Pfad verschiedene Attribute zugewiesen werden, einschließlich solcher Werte wie Strichfarbe, Form, Kurve, Dicke und Füllung.

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Einer der ersten Verwendungen von Vektorgrafik-Displays war das US-SAGE-Luftverteidigungssystem. Vektorgrafik-Systeme wurden erst 1999 aus der US-Flugverkehrskontrolle zurückgezogen und werden wahrscheinlich noch in militärischen und spezialisierten Systemen verwendet. Vektorgrafiken wurden auch auf dem TX-2 am MIT Lincoln Laboratory von Computergrafik-Pionier Ivan Sutherland verwendet, um sein Programm Sketchpad 1963 auszuführen.
Nachfolgende Vektorgrafik-Systeme, von denen die meisten durch dynamisch änderbare gespeicherte Listen von Zeichenanweisungen iterierten, umfassen das IBM 2250, Imlac PDS-1 und DEC GT40. Es gab ein Heim-Videospiel-System, das Vektorgrafiken verwendete, namens Vectrex, sowie verschiedene Arcade-Spiele wie Asteroids, Space Wars und viele Cinematronics-Titel wie Rip-Off und Tail Gunner, die Vektor-Monitore verwendeten. Speicher-Oszilloskop-Displays wie das Tektronix 4014 konnten Vektorbilder anzeigen, aber sie nicht ohne vorheriges Löschen der Anzeige ändern.
In der Computer-Typographie beschreiben moderne Outline-Schriften druckbare Zeichen (Glyphen) durch kubische oder quadratische mathematische Kurven mit Kontrollpunkten. Dennoch werden Bitmap-Schriften noch verwendet. Das Konvertieren von Umrissen erfordert das Ausfüllen; das Konvertieren in Bitmaps ist nicht trivial, da Bitmaps oft nicht genügend Auflösung haben, um "Treppeneffekte" ("Aliasing") zu vermeiden, besonders bei kleineren sichtbaren Zeichengrößen. Das Verarbeiten von Outline-Zeichendaten auf anspruchsvolle Weise, um zufriedenstellende Bitmaps zum Rendern zu erstellen, wird "Hinting" genannt. Obwohl der Begriff Vorschlag impliziert, ist der Prozess deterministisch und wird durch ausführbaren Code durchgeführt, im Wesentlichen eine spezielle Computersprache. Während automatisches Hinting möglich ist, können die Ergebnisse schlechter sein als das, was von Experten durchgeführt wird.
Moderne Vektorgrafik-Displays können manchmal bei Laser-Licht-Shows gefunden werden, wo zwei sich schnell bewegende X-Y-Spiegel den Strahl positionieren, um Formen und Text schnell als gerade und gekrümmte Striche auf einem Bildschirm zu zeichnen.
Vektorgrafiken können in Form mit einem Stift-Plotter erstellt werden, einem speziellen Drucker-Typ, der eine Reihe von Kugelschreibern und Filzstiften auf einer servogesteuerten Halterung verwendet, die sich horizontal über das Papier bewegt, wobei der Plotter das Papier für die vertikale Bewegung vor und zurück durch seinen Papierpfad bewegt. Obwohl ein typischer Plot leicht einige tausend Papierbewegungen erfordern könnte, vor und zurück, rutscht das Papier nicht. In einem winzigen rollengespeisten Plotter, hergestellt von Alps in Japan, kerbten Zähne auf dünnen Kettenrädern das Papier in der Nähe seiner Kanten beim ersten Durchgang und behielten die Registrierung bei nachfolgenden Durchgängen.
Einige Hewlett-Packard-Stift-Plotter hatten zweiachsige Stift-Träger und stationäres Papier (Plotgröße war begrenzt). Die sich bewegenden Papier-H-Plotter hatten jedoch Schleifräder (ähnlich wie Schleifräder in Werkstätten), die beim ersten Durchgang die Papieroberfläche kerbten und gemeinsam die Registrierung beibehielten.
Heutige Vektorgrafik-Dateien wie technische Zeichnungen werden normalerweise als Bitmaps gedruckt, nach Vektor-zu-Raster-Konvertierung.
Der Begriff "Vektorgrafiken" wird heute hauptsächlich im Kontext von zweidimensionaler Computergrafik verwendet. Es ist einer von mehreren Modi, die ein Künstler verwenden kann, um ein Bild auf einer Raster-Anzeige zu erstellen. Andere Modi umfassen Text, Multimedia und 3D-Rendering. Praktisch alles moderne 3D-Rendering wird mit Erweiterungen von 2D-Vektorgrafik-Techniken durchgeführt. Plotter, die im technischen Zeichnen verwendet werden, zeichnen Vektoren immer noch direkt auf Papier.

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Warum Vektorbilder verwenden?

Ein Bild hat keine Struktur: Es ist nur eine Sammlung von Markierungen auf Papier, Körnern in Film oder Pixeln in einem Bitmap. Während ein solches Bild seinen Weg hat, hat es einige Grenzen. Wenn das Bild in einem bestimmten Maße vergrößert wird, erscheinen seine Artefakte. Die Halbtönpunkte, Filmkörner und Pixel werden sichtbar. Bilder mit scharfen Kanten werden unscharf oder gezackt. Siehe zum Beispiel Pixelation.
Im Gegensatz dazu hat ein Vektorbild nicht das gleiche Problem. Kanten werden als mathematische Linien oder Kurven dargestellt, und sie können tausendfach vergrößert werden — bis die Präzision der Zahlen zu einem Problem wird.

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Vektorbilder werden in den meisten Aspekten des Grafikdesigns verwendet und sind das bevorzugte Format für den Druck, sowohl auf Papier als auch auf Kleidung. Der Grund dafür ist, dass ein Bitmap-Bild auf dem Bildschirm großartig aussehen kann, der normalerweise eine Auflösung von etwa 72 Pixeln/Punkten pro Zoll (DPI) hat, es aber normalerweise um den Faktor 8 oder mehr skaliert werden muss, wenn gedruckt wird, da moderne Drucker routinemäßig Auflösungen von 600 Pixeln/Punkten pro Zoll erzeugen. Vektorbilder können diese Art von Skalierung ohne Probleme bewältigen, während Bitmap-Bilder damit kämpfen.
Viele Druckformen erfordern Vektoreingabe, um zu funktionieren - zum Beispiel Flexdruck und Stickerei.
Vektorbilder werden auch im Web verwendet, zum Beispiel in Flash-Animationen.

Was ist Nachzeichnung? Vektorisierung?

In der Computergrafik ist Bildnachzeichnung, Raster-zu-Vektor-Konvertierung oder Vektorisierung die Umwandlung von Rastergrafiken in Vektorgrafiken.
Vektorisierung beginnt mit einem Bild, das manuell von Hand vektorisiert werden kann oder automatisch durch verschiedene Computerprogramme erfolgen kann.

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Die Aufgabe bei der Vektorisierung besteht darin, ein zweidimensionales Bild in eine zweidimensionale Vektordarstellung des Bildes umzuwandeln. Es untersucht nicht das Bild und versucht, ein dreidimensionales Modell zu erkennen oder zu extrahieren; es ist kein Vision-System. Für die meisten Anwendungen beinhaltet die Vektorisierung keine optische Zeichenerkennung; Zeichen werden als Linien, Kurven oder gefüllte Objekte behandelt, ohne ihnen Bedeutung beizumessen. Ein Vorteil ist, dass die Form des Zeichens erhalten bleibt, sodass künstlerische Verzierungen bleiben.
Kontinuierliche Töne Fotos (wie Live-Porträts) sind keine guten Kandidaten für die Vektorisierung. Synthetische Bilder wie Karten, Cartoons, Logos, Clip-Art und technische Zeichnungen sind Kandidaten für die Vektorisierung. Diese Bilder könnten ursprünglich als Vektorbilder erstellt worden sein, weil sie auf geometrischen Formen basieren oder mit einfachen Kurven gezeichnet wurden.
Die Eingabe ist ein Bild, aber dieses Bild kann in vielen Formen vorliegen, wie ein Foto, eine Zeichnung auf Papier oder eines von mehreren Raster-Dateiformaten. Programme, die Raster-zu-Vektor-Konvertierung durchführen, können Bitmap-Formate wie TIFF, BMP und PNG akzeptieren.
Die Ausgabe ist ein Vektor-Dateiformat. Gängige Vektorformate sind SVG, DXF, EPS, EMF und AI.
Vektorisierung wird verwendet, um Bilder zu aktualisieren oder Arbeit wiederherzustellen. Personalcomputer werden oft mit einem einfachen Malprogramm geliefert, das eine Bitmap-Ausgabedatei erzeugt. Diese Programme ermöglichen es Benutzern, einfache Illustrationen zu erstellen, indem sie Text hinzufügen, Umrisse zeichnen und Umrisse mit einer bestimmten Farbe füllen. Nur die Ergebnisse dieser Operationen (die Pixel) werden in der resultierenden Bitmap gespeichert; die Zeichen- und Fülloperationen werden verworfen. Vektorisierung kann verwendet werden, um einige der verlorenen Informationen zurückzugewinnen.
Vektorisierung wird auch verwendet, um Informationen wiederherzustellen, die ursprünglich in einem Vektorformat vorlagen, aber verloren gegangen sind oder nicht mehr verfügbar sind. Ein Unternehmen könnte ein Logo von einer Grafikfirma in Auftrag gegeben haben. Obwohl die Grafikfirma ein Vektorformat verwendete, hat das Kundenunternehmen möglicherweise keine Kopie dieses Formats. Später kann das Unternehmen ein Vektorformat erhalten, indem es eine Papierkopie des Logos scannt und vektorisiert.
Das Bild kann manuell vektorisiert werden. Eine Person könnte das Bild betrachten, einige Messungen durchführen und dann die Ausgabedatei von Hand schreiben. Das war der Fall bei der Vektorisierung einer technischen Illustration über Neutrinos. Die Illustration hat einige geometrische Formen und viel Text; es war relativ einfach, die Formen zu konvertieren, und das SVG-Vektorformat ermöglicht es, den Text (sogar tiefgestellte und hochgestellte Zeichen) einfach einzugeben.
Das Originalbild hatte keine Kurven (außer dem Text), daher ist die Konvertierung unkompliziert. Kurven machen die Konvertierung komplizierter, daher werden Computer oft im Prozess verwendet. Vektorisierung benötigt oft einen Computer, um die Vektordaten zu verwalten.
Wenn das Bild nicht in maschinenlesbarer Form vorliegt, wird es in ein verwendbares Dateiformat gescannt.
Automatisierte Programme können gemischte Ergebnisse haben. Unser Programm wird verwendet, um eine PNG-Karte in SVG zu konvertieren. Das Programm hat eine gute Arbeit bei den Kartengrenzen geleistet (die mühsamste Aufgabe beim Nachzeichnen), und die Einstellungen haben den gesamten Text (kleine Objekte) herausgefiltert.

Was ist SVG?

SVG ist eine Vektorbearbeitungssoftware für 2D-Grafiken, die von XML abhängen und Interaktion und Animation unterstützen. In XML-Textdateien werden SVG-Bilder und ihre Funktionalität beschrieben. Da SVG-Dateien einfach XML-Dateien sind, können sie mit jedem Texteditor geändert werden. SVG-Dateien werden von allen aktuellen Webbrowsern unterstützt, und ihr Markup kann von ihnen gerendert werden.

Die Aufgabe bei der Vektorisierung besteht darin, ein zweidimensionales Bild in eine zweidimensionale Vektordarstellung des Bildes umzuwandeln. Es untersucht nicht das Bild und versucht, ein dreidimensionales Modell zu erkennen oder zu extrahieren; es ist kein Vision-System. Für die meisten Anwendungen beinhaltet die Vektorisierung keine optische Zeichenerkennung; Zeichen werden als Linien, Kurven oder gefüllte Objekte behandelt, ohne ihnen Bedeutung beizumessen. Ein Vorteil ist, dass die Form des Zeichens erhalten bleibt, sodass künstlerische Verzierungen bleiben.
Kontinuierliche Töne Fotos (wie Live-Porträts) sind keine guten Kandidaten für die Vektorisierung. Synthetische Bilder wie Karten, Cartoons, Logos, Clip-Art und technische Zeichnungen sind Kandidaten für die Vektorisierung. Diese Bilder könnten ursprünglich als Vektorbilder erstellt worden sein, weil sie auf geometrischen Formen basieren oder mit einfachen Kurven gezeichnet wurden.