Bittikarttagrafiikka

Bittikarttagrafiikka eli rasterigrafiikka on tietotekniikassa käytetty yleinen tapa esittää grafiikkaa digitaalisessa muodossa (digitaalinen kuva).
Bittikartta on tapa säilöä pikseleitä, joista kuva koostuu. Tämä on erotuksena vektorigrafiikasta, joka säilöö muotoja eikä sovellu valokuvien tallentamiseen. Bittikartan nimitys tulee sen tavasta säilöä jokaiseen pikseliin liittyvät bitit sijainnin mukaan. Bittikarttagrafiikkaa kutsutaan myös pikseligrafiikaksi.

Bittikarttakuva muodostuu pikseleistä (kuvapisteistä, kuva-alkioista), jotka muodostavat šakkilaudan kaltaisen ruudukon. Jokaisella pikselillä on tietty väri, ja ne tallennetaan yleensä järjestyksessä riveittäin vasemmalta oikealle.

Bittikarttagrafiikan käyttö 
Bittikarttagrafiikka on yleisin tapa esittää kuvia tietotekniikassa. 
Esimerkiksi tietokoneelle digitoitu (skannattu) valokuva tallennetaan bittikarttagrafiikkana. Bittikarttagrafiikkaa käytetään verkkosivuilla esiintyvien kuvien ja kaavioiden esittämisessä. Kuvankäsittelyohjelmat muokkaavat ensisijaisesti bittikarttagrafiikkaa; vektorigrafiikkaohjelmia ei yleensä kutsuta kuvankäsittelyohjelmiksi.

Bittikarttagrafiikkaa on aiemmin käytetty myös kirjaintyypeissä tekstin esittämiseen, mutta tämän ovat monessa tapauksessa korvanneet vektorigrafiikkaan perustuvat ratkaisut.

Bittikarttakuvat kannattaa tehdä riittävän suureen pikselikokoon, josta voi myöhemmin tehdä pienempiä kopioita esimerkiksi WWW-käyttöä varten. Tiedostokoko bittikarttakuvia käsitellessä onkin usein suuri, ainakin pakkaamattomana.

Yleisesti käytettyjä bittikarttatiedostomuotoja ovat: 
Pakkaamattomat: BMP ja TIFF
Häviöllisesti pakattu, valokuville tarkoitettu: JPEG
Häviöttömästi pakattuja, lähinnä piirroksille sopivia ovat PNG ja vanhempi GIF.

Kuvanlaatu 
Bittikarttakuvan mahdollistaman kuvanlaadun määrää kaksi suuretta:
 pikseliresoluutio eli kuinka monta pikseliä kuvassa on vaaka- ja pystysuunnassa
 värisyvyys eli kuinka monta bittiä käytetään värin esittämiseen yhtä pikseliä kohden
Lisäksi mahdollinen häviöllinen kuvanpakkaus vaikuttaa lopputulokseen. (Tarkemmin ottaen häviöllisesti pakattu kuva ei välttämättä ole bittikarttakuva; pakkausdatasta muodostetaan sellainen katselua varten.) Sopivan paperikoko-kuvanlaatusuhteen etsimiseksi voidaan puolestaan laskea pikselitiheyksiä.

Pikseliresoluutio 

Kuvan pikseliresoluutio (yleensä käytetään epäselviä ilmauksia resoluutio, erottelukyky tai koko) ilmaisee pikselien määrän leveys- ja korkeussuunnassa. Sen yhteyteen liitetään joskus myös värisyvyys. Resoluutio kirjoitetaan muotoon leveys × korkeus × syvyys.

Kuvan todellista resoluutiota eli erottelukykyä ei voida parantaa jälkeenpäin. Teknisesti pikseliresoluutiota voidaan kyllä kasvattaa erilaisilla algoritmeilla, mutta tästä on harvoin hyötyä: yksityiskohtia ei tule lisää, vaan kuva vain sumenee tai pikselöityy (”palikoituu”, ”legoilee”). Suuri pikseliresoluutio mahdollistaa kuvan suurentamisen tai pienentämisen, mutta ei takaa terävää kuvaa. 

Seuraava kuva esittää pikseliresoluution vaikutusta bittikarttakuvan laatuun. Pikselit ovat piirretty terävärajaisiksi neliöiksi helpottamaan hahmotusta; usein pikselit näytetään pehmeästi toisiinsa sulautuneina.

Pikselitiheys eli painetun kuvan tarkkuus 
Jotta kuva näyttäisi hyvältä paperilla, pikseleitä tulee olla riittävän tiheässä; siten silmä ei erota niitä neliöiksi. Pikseliresoluutioonsa nähden liian suurelle paperille tulostettu bittikarttakuva näyttää epäselvältä. Pikselitiheys määrää kuvan tarkkuuden luonnossa, ja sitä mitataan yksiköllä ppi (pixels per inch, pikseliä tuumalla). Se lasketaan jakamalla pituus pikseleinä pituudella tuumina. Tarkoituksesta riippuen yleensä 72–300 ppi riittää terävään bittikarttagrafiikkaan; kaupallisiin julkaisuihin 150 ppi on minimi ja 300 ppi suositus. Toki myös suunniteltu katsomisetäisyys vaikuttaa.

Toisinaan pikselitiheyttä kutsutaan fyysiseksi resoluutioksi tai vain tarkkuudeksi. Usein siitä käytetään virheellisesti yksikköä dpi (dots per inch, pistettä tuumalla). Yksikköä dpi tulisi kuitenkin käyttää vain tulostimen resoluutiosta, joka on eri asia kuin pikselitiheys ppi.

Pikseleiden lukumäärä 
Digikameroiden mainonnassa käytetään megapikseleitä, bittikarttakuvan kaikkien pikselien lukumäärää. Jos pikselitiheyttä pidetään kuvanlaadun mittarina, niin megapikselit ovat pikseliresoluutioon verrattuna harhaanjohtava tapa ilmaista kuvanlaatua: 10 cm × 13 cm kokoon tulostetun 3 megapikselin kuvan pikselitiheys on 400 ppi, 7 megapikselin kuvan 600 ppi. 7 megapikselin kameran kuva on siis vain 50 % parempi, ei 133 %.

Värisyvyys 
Värisyvyys kertoo, kuinka monta bittiä käytetään värin esittämiseen pikseliä kohden. Nykyään kuvien värisyvyys on lähes aina 24 bpp (bits per pixel) eli kolme tavua pikseliä kohden: yksi tavu jokaiselle RGB-väriavaruuden komponentille. 24 bitillä voidaan esittää 16,7 miljoonaa väriä, jolloin silmä ei erota vierekkäisiä väriarvoja toisistaan. Pelkkä bittimäärä ei kerro kaikkea: esimerkiksi 8 bpp (256-värinen) kuva voi joko olla mustavalkoinen tai sisältää erityisen väripaletin, johon on valittu käytetyt värit. Värisyvyyksistä on enemmän tietoa artikkelissa värisyvyys.

Värisyvyyteen on käytetty muun muassa chunky ja planar (lyhenne sanasta bitplanar) muotoja arvojen järjestämiseen tietokoneen muistissa. Erot on huomioitava muun muassa emulaattoreissa.

Esimerkkejä

Yhtälöitä 
 pikselitiheys = pikseliresoluutio / fyysinen koko
 1 tuuma = 2,54 senttimetriä
 kuvan koko pakkaamattomana = pikselileveys * pikselikorkeus * (värisyvyys bitteinä / 8)
 megapikselien määrä = pikselileveys * pikselikorkeus / 1 000 000

3D-grafiikan rasterointi 

3D-grafiikan renderöinnissä rasterointi tarkoittaa jatkuva-geometrisen esityksen (kolmion) muuntamista diskreettiin geometriaan pikselipohjaiselle näyttölaitteelle.

Katso myös 
 Vektorigrafiikka
 3D-grafiikka
 Korkeuskartta (tietokonegrafiikka)
 Pikseli
 Vokseli
 Sprite-grafiikka
 Pikselitaide

Lähteet

Aiheesta muualla 

Tietokonegrafiikka

Seulonnan keskeiset artikkelit