La grafica bitmap, o grafica raster (in inglese bitmap graphics, raster graphics), è una tecnica utilizzata in computer grafica per descrivere un'immagine. Un'immagine descritta con questo tipo di grafica è chiamata immagine bitmap o immagine raster.

La grafica bitmap si contrappone alla grafica vettoriale.

Significato del termine

Il termine raster (= trama, reticolo, griglia) trae origine dalla tecnologia televisiva analogica, ovvero dal termine che indica le righe orizzontali (dette anche scan line) dei televisori o dei monitor[1]). In computer grafica, indica la griglia ortogonale di punti che costituisce un'immagine raster. Nella grafica raster l'immagine viene vista come una scacchiera e ad ogni elemento della scacchiera, chiamato pixel, viene associato uno specifico colore. Il colore può essere definito con due tecniche:

• se l'immagine contiene pochi colori (massimo 256) si crea un elenco dei colori da utilizzare e nella scacchiera viene inserito l'indice che punta allo specifico colore del pixel;
• nel caso si vogliano utilizzare molti più colori il singolo pixel non definisce più l'indice a una tavolozza di colori ma definisce il colore direttamente.

Il colore viene definito come un'unione delle componenti blu, rossa e verde. Questo non è l'unico modo di definire un colore, esistono molti modi che vengono chiamati spazi di colore ma nel caso delle immagini generate al computer il sistema RGB (RED Rosso, GREEN verde BLUE Blu) è il più diffuso dato che le schede grafiche lo utilizzano nativamente per generare il segnale da visualizzare con il monitor.

Proprietà della grafica raster

La bitmap è caratterizzata da due proprietà:

• risoluzione;
• profondità di colore.

La prima è determinata dal numero di pixel contenuti nell'unità di misura considerata (in genere il pollice inglese, che misura 2,54 cm) ed è ottenuta moltiplicando il numero di pixel orizzontali per quello dei pixel verticali; la seconda è definita dalla memoria che si dedica ad ogni pixel, ovvero dal numero di bit dedicati ad ogni pixel per descrivere il colore, maggiore è il numero di bit, maggiore è il numero di colori che è possibile descrivere.

La grafica bitmap non è vantaggiosa se l'utente necessita di apportare modifiche all'immagine, perché nel caso ad esempio di uno zoom, la risoluzione diventa bassissima e quindi la qualità dell'immagine peggiora notevolmente. I software grafici, per ridurre il problema, sono in grado di ripristinare la risoluzione inserendo nuovi pixel che vengono calcolati facendo una interpolazione di punti, il processo inserisce, perciò, deliberatamente una quantità di informazioni presunte.

La grafica bitmap è invece ideale per rappresentare immagini della realtà, per modificare contrasti e luminosità di queste, per applicare filtri di colore.

Formati di immagini raster

I dati raster possono essere memorizzati attraverso tipologie di file che sfruttando algoritmi di compressione diversi, gravando in modo differente sul supporto di memorizzazione. I formati raster più comuni sono i seguenti:

Non compressi

Questi formati di file hanno richieste di elaborazione minima, non essendo necessari algoritmi di compressione (in fase di scrittura) e decompressione (in fase di lettura), tuttavia, mancando di compressione, risultano particolarmente voluminosi, in termini di spazio occupato su disco (o altro dispositivo di memorizzazione), rispetto agli altri formati:

• raw
• bmp (in alcuni casi i file bmp sono compressi con un algoritmo RLE)

Con compressione lossless

Le immagini salvate con un algoritmo di compressione dati lossless occupano meno spazio nei dispositivi di memorizzazione, mantenendo inalterata tutta l'informazione originale:

• png (certe applicazioni permettono anche la scrittura di file png non compressi)
• tga
• tiff (sebbene questo sia l'uso più comune, questo formato permette diversi tipi di compressione)
• gif (per immagini fino a 256 colori)

Con compressione lossy

Le immagini memorizzate con un algoritmo di compressione lossy, subiscono una perdita di informazione; pertanto questa tecnica non è adatta per salvare le immagini che vengono rielaborate coi programmi di fotoritocco (le continue modifiche comporterebbero un progressivo degrado dell'immagine ad ogni salvataggio e riapertura); invece, in virtù delle ridotte dimensioni del file, sono particolarmente indicate per la trasmissione di immagini o per ridurre le dimensioni di un'applicazione o di un prodotto da distribuire.

• jpeg
• gif (per immagini con più di 256 colori si ottiene una compressione lossy poiché vengono eliminate la maggior parte delle sfumature di colore)

Grafica vettoriale

Confronto tra una immagine raster e una vettoriale ingrandita.

a) immagine originale
b) immagine vettoriale ingrandita 8x

c) immagine raster ingrandita 8x

La grafica vettoriale è una tecnica utilizzata in computer grafica per descrivere un'immagine. Un'immagine descritta con la grafica vettoriale è chiamata immagine vettoriale.

Nella grafica vettoriale un'immagine è descritta mediante un insieme di primitive geometriche che descrivono punti, linee, curve e poligoni ai quali possono essere attribuiti colori e anche sfumature. È radicalmente diversa dalla grafica raster in quanto nella grafica raster le immagini vengono descritte come una griglia di pixel opportunamente colorati.

Vantaggi

I principali vantaggi della grafica vettoriale rispetto alla grafica raster sono la qualità, la maggiore compressione dei dati e la più facile gestione delle eventuali modifiche.

La grafica vettoriale, essendo definita attraverso equazioni matematiche, è indipendente dalla risoluzione, mentre la grafica raster, se viene ingrandita o visualizzata su un dispositivo dotato di una risoluzione maggiore di quella del monitor, perde di definizione. Una linea che percorre lo schermo trasversalmente se viene rappresentata utilizzando la grafica raster viene memorizzata come una sequenza di pixel colorati disposti a formare la linea. Se si provasse ad ingrandire una sezione della linea si vedrebbero i singoli pixel che compongono la linea. Se la medesima linea fosse memorizzata in modo vettoriale la linea sarebbe memorizzata come un'equazione che parte da un punto identificato con delle coordinate iniziali e termina in un altro punto definito con delle coordinate finali. Ingrandire una sezione della linea non produrrebbe artefatti visivi o la visualizzazione dei singoli pixel componenti l'immagine, dato che la linea sarebbe visualizzata sempre con la massima risoluzione consentita dal monitor.

Per spiegarsi meglio, prendendo un'immagine vettoriale grande 2x2 pixel e aumentando la risoluzione fino a 1024x768 si otterrà una immagine che ha la stessa risoluzione di quando era 2x2. Se noi procediamo con lo zoom su di un file di tipo bitmap adattato a 800x600 px e lo ingrandiamo a 1024x768 px la definizione risulta inferiore, questo perché il processore non ricalcola la definizione dell'immagine come succede nelle immagini vettoriali ma utilizza le stesse informazioni (pixel) dell'immagine su una superficie maggiore.

Tale sistema di descrizione delle informazioni grafiche presenta inoltre l'indubbio vantaggio di una maggiore compressione dei dati: in pratica una immagine vettoriale occuperà molto meno spazio rispetto ad una corrispondente raster, con una riduzione dell'occupazione di RAM e memoria di massa, principalmente nelle forme geometriche o nei riempimenti a tinta piatta. Risulterà inoltre più facile da gestire e da modificare, essendo minore la quantità di dati coinvolti in ogni singola operazione di aggiornamento. Questo rende il vettoriale particolarmente adatto per gestire grandi quantità di dati come quelli cartografici che sono tipicamente gestiti in modalità vettoriale; infine l'ingrandimento o la riduzione delle misure e proporzioni del soggetto prodotto in vettoriale non incide in maniera significativa sul peso dell'immagine stessa, il riempimento di forme con tinte piatte è generato da semplici funzioni matematiche e risulta, quindi, estremamente leggero in termini di memoria utilizzata.

Svantaggi

Il principale svantaggio della grafica vettoriale rispetto alla grafica raster è che la realizzazione di immagini vettoriali non è una attività intuitiva come nel caso delle immagini raster. I programmi vettoriali dispongono di molti strumenti che, per essere sfruttati pienamente, richiedono svariate conoscenze. Un altro difetto è legato alle risorse richieste per trattare le immagini vettoriali: una immagine vettoriale molto complessa può essere molto corposa e richiedere l'impiego di un computer molto potente per essere elaborata, inoltre le risorse richieste per trattare l'immagine non sono definibili a priori e quindi ci si potrebbe trovare nell'impossibilità di elaborare un'immagine per la mancanza di risorse sufficienti. Nel caso di una immagine raster, invece, una volta definita la risoluzione ed il numero di colori, è abbastanza semplice definire le risorse massime necessarie per trattare l'immagine stessa; al contrario di quanto accade con le tinte piatte, i riempimenti sfumati o complessi generati in vettoriale comportano un alto impiego di risorse.

Utilizzi

La grafica vettoriale ha un notevole utilizzo nell'editoria, nell'architettura, nell'ingegneria e nella grafica realizzata al computer. Tutti i programmi di grafica tridimensionale salvano i lavori definendo gli oggetti come aggregati di primitive matematiche. Nei personal computer l'uso più evidente è la definizione dei font. Quasi tutti i font utilizzati dai personal computer vengono realizzati in modo vettoriale, per consentire all'utente di variare la dimensione dei caratteri senza perdita di definizione.

La grafica vettoriale è stata impiegata fino agli anni ottanta nei primi terminali grafici ad uso professionale come la famiglia 40XX Tektronix, o la console per videogiochi Vectrex, ed è ormai stata abbandonata nel campo dell'hardware video, a causa dell'abbattimento dei costi delle memorie RAM.