Компьютер хранит изображение конечным двоичным кодом. Реальное пространство, цвет и яркость непрерывны, поэтому точное сохранение бесконечного числа точек и оттенков потребовало бы бесконечной памяти. Переход к цифровой форме включает два неизбежных упрощения.
Пространственная дискретизация выделяет конечное число элементов изображения: точек или областей.
Квантование заменяет непрерывный диапазон цвета или яркости конечным набором уровней и сохраняет номер ближайшего уровня.
Чем мельче пространственные элементы и больше уровней квантования, тем точнее представление и тем больше данных.
Векторное и растровое кодирование
Векторное изображение строится из графических примитивов: отрезков, кривых, многоугольников, окружностей и овалов. Для каждого объекта хранят параметры — координаты, размеры, цвет и толщину контура, заливку. Окружность описывается центром, радиусом и оформлением, поэтому её увеличение не требует записывать каждый новый пиксель. Векторный метод удобен для схем, чертежей, знаков и текста.
Растровое изображение состоит из пикселей. Растр — упорядоченная совокупность пикселей; для прямоугольного растра задают число строк и столбцов, порядок обхода и цвет каждого пикселя. Положение пикселя вычисляется по его номеру, поэтому отдельно хранить координаты каждой точки не нужно. Растр удобен для фотографий и сложных оттенков, но чувствителен к увеличению.
Цвет и цветовые модели
Видимый свет охватывает диапазон длин волн приблизительно от 380 до 760 нм. Исаак Ньютон исследовал состав белого света и выделил в спектре семь заметных цветов. В 1756 году Михаил Васильевич Ломоносов показал, что множество оттенков стекла можно получить смешением трёх основных красок. Герман Грассман позднее сформулировал два важных закона: