Сообщение на тему виды компьютерной графики
Обновлено: 04.05.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
ЛЕКЦИЯ: Компьютерная графика. Виды компьютерной графики.
Компьютерная графика – это совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление или графического представления в данные.
Конечным продуктом компьютерной графики является изображение (графическая информация). Изображение можно разделить на:
Рисунок – графическая форма изображения, в основе которой лежит линия.
Чертеж – это контурное изображение проекции некоторых реально существующих или воображаемых объектов.
Картина – тоновое черно-белое или цветное изображение.
Разрешение изображения – свойство самого изображения. Оно измеряется в точках на дюйм (dpi) и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.
Физический размер изображения . Может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика , векторная графика и фрактальная графика . Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
Растровая графика
Растровый метод – изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.
Растровые изображения состоят из прямоугольных точек – растр. Растровые изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала. В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) предоставлена единственным параметром – цветом. Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения, т.е. качество растровых изображений зависит от их размера.
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий.
Достоинства растровой графики:
программная независимость (форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеют решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение);
Недостатки растровой графики:
значительный объем файлов (определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности);
принципиальные сложности трансформирования пиксельных изображений;
эффект пикселизации – связан с невозможностью увеличения изображения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение приводит к тому, что точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается, а увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой;
Векторная графика
Векторный метод – это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор – это набор данных, характеризующих какой–либо объект.
Векторные изображения состоят из контуров. Контуры состоят из одного или нескольких смежных сегментов ограниченных узлами.
Сегменты могут иметь прямолинейную или криволинейную форму.
Замкнутые контуры могут иметь залив. Заливка может быть сплошная, градиентная, узорная, текстурная.
Любые контуры могут иметь обводку. Контур – понятие математическое и толщины он не имеет. Чтобы контур сделать видимым ему придают обводку – линию заданной толщины и цвета проведенную строго по контуру.
Векторные изображения строятся вручную, однако они могут быть также получены из растровых изображений с помощью трассировки.
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.
Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.
Достоинства векторной графики
полная свобода трансформации (изменение масштаба без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла);
небольшой размер файла по сравнению с растровым изображением;
прекрасное качество печати;
отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое;
объектно-ориентированный характер векторной графики (возможность редактирования каждого элемента изображения в отдельности);
Недостатки векторной графики
практически невозможно экспортировать из растрового формата в векторный (можно, конечно, трассировать изображение, хотя получить хорошую векторную картинку нелегко);
невозможно применение обширной библиотеки эффектов, используемых при работе с растровыми изображениями.
Сравнительная характеристика растровой и векторной графики
Критерий сравнения
Растровая графика
Векторная графика
Способ представления изображения
Растровое изображение строится из множества пикселей
Векторное изображение описывается в виде последовательности команд
Представление объектов реального мира
Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов
Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества
Качество редактирования изображения
При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения
Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества
Особенности печати изображения
Растровые рисунки могут быть легко напечатаны на принтерах
Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы
Фрактальная графика
Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальная графика , как и векторная – вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Фрактал – это геометрическая фигура, состоящая из частей и которая может быть поделена на части, каждая из которых будет представлять уменьшенную копию целого (по крайней мере, приблизительно)
Основное свойство фракталов — самоподобие. Любой микроскопический фрагмент фрактала в том или ином отношении воспроизводит его глобальную структуру. В простейшем случае часть фрактала представляет собой просто уменьшенный целый фрактал.
КЛАССЫ ПРОГРАММ ДЛЯ РАБОТЫ С РАСТРОВОЙ ГРАФИКОЙ
Средства создания изображений :
● графический редактор Paint , входящий в состав ОС Windows ;
Эти программы ориентированы непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов.
Средства обработки изображений :
Эти растровые графические редакторы предназначены не для создания изображений "с нуля", а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. Исходный материал для обработки на компьютере может быть получен разными путями: сканирование иллюстрации, загрузка изображения, созданного в другом редакторе, ввод изображения от цифровой фото- или видеокамеры, использование фрагментов изображений из библиотек клипартов, экспортирование векторных изображений.
Средства каталогизации изображений :
Программы-каталогизаторы позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации.
Средства создания и обработки векторных изображений
В тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы, применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком. Наиболее распространены следующие программы:
Особую группу программных средств, основанных на принципах векторной графики, составляют системы трехмерной графики: 3 D Studio Max , Adobe Dimension , LightWave 3 D , Maya , Corel Bryce , Blender .
Средства создания фрактальных изображений
Основным производителем программ фрактальной графики является компания Meta Creations . Наиболее известны программы, позволяющие создавать фрактальные объекты или использовать их в художественных композициях (для фона, заливок и текстур каких-либо объектов):
● Fractal Design Painter (Corel Painter);
● Fractal Design Expression;
● Fractal Design Detailer;
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ФОРМАТЫ ГРАФИЧЕСКИХ ФАЙЛОВ
Формат хранения – это способ кодировки графического изображения.
Форматы хранения растровых изображений:
BMP (Windows Device Independent Bitmap). Наиболее распространенный формат файлов для растровых изображений в системе Windows . В файле этого формата сначала записывается палитра, если она есть, а затем растр в виде битового (а точнее, байтового) массива. В битовом массиве последовательно записываются байты строк растра. Число байтов в строке должно быть кратно четырем, поэтому если количество пикселов по горизонтали не соответствует такому условию, то справа в каждую строку дописывается некоторое число битов (выравнивание строк на границу двойного слова).
Формат служит для обмена растровыми изображениями между приложениями ОС Windows . Формат поддерживает большинство цветовых моделей, вплоть до 24-битного пространства RGB . Полиграфический стандарт CMYK не поддерживается. Сфера применения - электронные публикации.
Файлы в данном формате занимают значительный объем, для них характерно низкое качество изображений, выводимых на печать.
GIF ( CompuServeGraphics Interchange Format ). Формат поддерживает функции прозрачности цветов и некоторые виды анимации. Запись изображения происходит через строку, т.е. полукадрами, аналогично телевизионной системе развертки. Благодаря этому на экране сначала появляется картинка в низком разрешении, позволяющая представить общий образ, а затем загружаются остальные строки. Этот формат поддерживает 256 цветов. Один из цветов может получить свойство прозрачности благодаря наличию дополнительного двухбитового альфа-канала. Допускается включение в файл нескольких растровых изображений, воспроизводимых с заданной периодичностью, что обеспечивает демонстрацию на экране простейшей анимации.
Все данные в файле сжимаются методом Lempel - Ziv - Welch ( LZW ) без потери качества, что дает наилучшие результаты на участках с однородной заливкой.
Абсолютно новой функцией стала запись в файл информации о гамма-коррекции, т.е. поддержания одинакового уровня яркости изображения независимо от особенностей представления цвета в различных операционных системах и приложениях.
Применен усовершенствованный метод сжатия без потери информации Deflate . Новый метод сжатия позволил сократить объем файлов.
JPEG (Joint Photographic Expert Group). По существу является методом сжатия изображений с потерей части информации. Преобразование данных при записи происходит в несколько этапов. Независимо от исходной цветовой модели изображения все пикселы переводятся в цветовое пространство CIE LAB . Затем отбрасывается не менее половины информации о цвете, спектр сужается до палитры, ориентированной на особенности человеческого зрения. Далее изображение разбивается на блоки размером 8х8 пикселов. В каждом блоке сначала кодируется информация о "среднем" цвете пикселов, а затем описывается разница между "средним" цветом блока и цветом конкретного пиксела.
Применение компрессии JPEG позволяет до 500 раз уменьшить объем файла по сравнению с обычным bitmap . Вместе с тем искажение цветовой модели и деградация деталей не позволяют использовать этот формат для хранения изображений высокого качества.
PCD ( PhotoCD - Image Pac ). Разработан фирмой Kodak для хранения цифровых растровых изображений высокого качества. Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение изображения с фиксированными величинами разрешений, и поэтому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Обеспечивает высокое качество полутоновых изображений.
PCX (PC Paintbrush File Format). Растровый формат. Впервые появился в программе PC Paintbrush для MS - DOS . После лицензирования программы Paintbrush для Windows стал использоваться рядом приложений Windows .
TIFF (Tagged Image File Format). Считается лучшим форматом для записи полутоновых изображений.
Формат распознается практически всеми графическими программами и позволяет хранить изображения высочайшего качества. Последние версии формата поддерживают несколько способов сжатия изображений: LZW (без потери информации), ZIP (без потери информации), JPEG (с потерей части информации). Универсальным считают метод сжатия LZW .
ГОСТ
Существует четыре вида компьютерной графики, которые отличаются принципами хранения и формирования изображения:
- растровая;
- векторная;
- фрактальная;
- трехмерная.
Рассмотрим их особенности.
Растровая графика
Достоинства растровой графики:
- Растровая графика позволяет создать рисунок любой сложности.
- Сложные изображения обрабатываются быстро, если они не требуют масштабирования.
- Растровый формат является естественным для большинства устройств ввода-вывода (мониторов, принтеров, сканеров), так как изображение на этих устройствах тоже формируется из пикселов.
Недостатки растровой графики:
- Даже простое изображение будет иметь большой размер файла.
- Масштабирование ухудшает качество изображения.
- Невозможен вывод на отдельные устройства печати (например, векторный графопостроитель).
С растровыми изображениями работают такие графические редакторы как Adobe Photoshop, GraphicsMagick, ImageMagick.
Растровые изображения хранят в сжатом виде. Существует два типа сжатия: сжатие без потерь и сжатие с потерями. Сжатие с потерями предполагает некоторую потерю качества при восстановлении после сжатия. Однако, предполагается, что эта потеря качества должна находиться в некоторых допустимых пределах. Человеческий глаз не должен видеть существенной разницы изображения до и после сжатия.
Готовые работы на аналогичную тему
К форматам, поддерживающим сжатие без потерь, относятся следующие: .bmp, .jpg, .jpg. Сжатие с потерями применяется в формате .jpg. Формат .tiff позволяет хранить изображение как вообще без сжатия, так и с обоими видами сжатия.
Векторная графика
Векторная графика представляет изображение в виде совокупности очень простых геометрических объектов. Такие объекты являются базовыми для построения изображения и называются примитивами. Примитивами могут быть отрезки, маленькие дуги, окружности, сплайны и т.д. Графика называется векторной потому, что набор примитивов, которые формируют данный графический объект, называется вектором. Векторная графика широко используется, например, для рисования популярных в сетевом общении смайлов.
Достоинства векторной графики:
- Масштабирование изображения не вызывает искажений.
- Объем графического файла невелик.
- Части изображения можно редактировать независимо друг от друга.
- Высокая точность прорисовки.
Недостатки векторной графики:
- Изобразить таким способом можно далеко не все.
- Изображения выглядят несколько искусственно.
Векторные изображения можно создавать в таких редакторах как CorelDraw, InkScape.
Фрактальная графика
Фрактальная графика является одним из перспективных направлений компьютерной графики. Она основана на разделе математики – фрактальной геометрии. Термин фрактал ввел французский математик Бенуа Мандельброт. Этим термином он назвал геометрическую фигуру, которая состоит из частей, подобных целой фигуре.
Фрактальная графика позволяет создавать очень красивые и сложные абстрактные композиции. Кроме абстрактных изображений фрактальная графика незаменима при создании изображений различных поверхностей: поверхность воды, горы, облака. Для создания фрактальных изображений используются следующие редакторы: - Art Dabbler, Fractal Explorer, Chaos Pro, Apophysis, Mystica.
Трехмерная графика
Чем меньше размер полигона и чем больше полигонов размещено на моделируемой поверхности, тем большей точности изображения можно добиться. Поэтому после изготовления грубой модели из небольшого числа полигонов применяется операция тесселяции. При этом каждый полигон делится на несколько частей, сглаживая и уточняя тем самым изображение. Моделирование выполняется в различных 3D-редакторах: 3D-Designer, Modo, Cheetah3D, Cybermotion 3D.
Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.
Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не, только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам, но часто обходятся собственными силами и доступными программными средствами.
Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения.
Основные трудозатраты в работе редакций и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими программами.
Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую "паутину" миллионы "домашних страниц".У страницы, оформленной без компьютерной графики мало шансов привлечь к себе массовое внимание.
Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт
1 Двумерная графика (2D)
Двумерная компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя обособляют ещё и фрактальный тип представления изображений.
1.1 Фрактальная графика
Фрактальная графика основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.
Фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.
Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.
1.2 Растровая графика
Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать:
разрешение экранного изображения;
разрешение печатного изображения.
Разрешение оригинала. Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots per inch – dpi) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки и создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требование к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.
Разрешение экранного изображения. Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселем. Размер пикселя варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешение оригинала и масштаб отображения.
Мониторы для обработки изображений с диагональю 20–21 дюйм (профессионального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешения 640х480,800х600, 1024х768, 1280х1024, 1600х1200, 1600х1280, 1920х1200, 1920х1600 точек.
Расстояние между соседними точками люминофора у качественного монитора составляет 0,22–0,25 мм.
Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150–200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200–300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.
Разрешение печатного изображения и понятие линиатуры. Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т. д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch – Ipi) и называется линиатурой.
Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадет с размером элемента растра. В этом случае говоря то 100% заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0%. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98%. При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра. Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (AM).
Интенсивность тона (так называемую светлоту) принято подразделять на 256 уровней. Большее число градаций не воспринимается зрением человека и является избыточным. Меньшее число ухудшает восприятие изображения (минимально допустимым для качественной полутоновой иллюстрации принято значение 150 уровней). Нетрудно подсчитать, что для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 256 = 16 Х 16 точек.
При выводе копии изображения на принтере или полиграфическом оборудовании линиатуру растра выбирают, исходя из компромисса между требуемым качеством, возможностями аппаратуры и параметрами печатных материалов. Для лазерных принтеров рекомендуемая линиатура составляет 65-100 Ipi, для газетного производства – 65-85 lpi, для книжно-журнального – 85-133 lpi, для художественных и рекламных работ – 133-300 lpi.
При печати изображений с наложением растров друг на друга, например многоцветных, каждый последующий растр поворачивается на определенный угол.
Традиционными для цветной печати считаются углы поворота: 105 градусов для голубой печатной формы, 75 градусов для пурпурной, 90 градусов для желтой и 45 градусов для черной. При этом ячейка растра становится косоугольной, и для воспроизведения 256 градаций тона с линиатурой 150 lpi уже недостаточно разрешения 16х150=2400 dpi. Поэтому для фотоэкспонирующих устройств профессионального класса принято минимальное стандартное разрешение 2540 dpi, обеспечивающее качественное растрирование при разных углах поворота растра.
Таким образом, коэффициент, учитывающий поправку на угол поворота растра, для цветных изображений составляет 1,06.
Динамический диапазон. Качество воспроизведения тоновых изображений принято оценивать динамическим диапазоном (D). Это оптическая плотность, численно равная десятичному логарифму величины, обратной коэффициенту пропускания (для оригиналов, рассматриваемых “на просвет”, например слайдов) или коэффициенту отражения (для прочих оригиналов, например полиграфических отпечатков).
Для оптических сред, пропускающих свет, динамический диапазон лежит в пределах от 0 до 4. Для поверхностей, отражающих свет, значение динамического диапазона составляет от 0 до 2. Чем выше динамический диапазон, тем большее число полутонов присутствует в изображении и тем лучше качество его восприятия.
Связь между параметрами изображения и размером файла. Средствами растровой графики принято иллюстрировать работы, требующие высокой точности в передаче цветов и полутонов. Однако размеры файлов растровых иллюстраций стремительно растут с увеличением разрешения. Фотоснимок, предназначенный для домашнего просмотра (стандартный размер 10х15 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает 45-50 Мбайт. Цветное изображение формата А4 занимает 120-150 Мбайт.
Масштабирование растровых изображений. Одним из недостатков растровой графики является так называемая пикселизация изображений при их увеличении (если не приняты специальные меры). Раз в оригинале присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается и их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает саму иллюстрацию (рис.4). Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной визуализации при масштабировании.
Другой прием состоит в применении стохастического растра, позволяющего уменьшить эффект пикселизации в определенных пределах. Наконец, при масштабировании используют метод интерполяции, когда увеличение размера иллюстрации происходит не за счет масштабирования точек, а путем добавления необходимого числа промежуточных точек.
Эффект пикселизации при масштабировании растрового изображения
1.3 Векторная графика
Пример векторного рисунка
Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, сплайны некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.
Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остаётся прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов. При преобразовании растровой картинки исходными данными является только описание набора пикселей, поэтому возникает проблема замены меньшего числа пикселей на большее (при увеличении), или большего на меньшее (при уменьшении). Простейшим способом является замена одного пикселя несколькими того же цвета (метод копирования ближайшего пикселя: (Nearest Neighbour). Более совершенные методы используют алгоритмы интерполяции, при которых новые пиксели получают некоторый цвет, код которого вычисляется на основе кодов цветов соседних пикселей. Подобным образом выполняется масштабирование в программе Adobe Photoshop
Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.
1.4 Растровая и векторная графика
Растровое изображение Векторное изображение
Таким образом, выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате. Понятно, что и в растровом и в векторном представлении графика (как и текст) выводятся на экран монитора или печатное устройство в виде совокупности точек. В Интернете графика представляется в одном из растровых форматов, понимаемых браузерами без установки дополнительных модулей – GIF, JPG, PNG.
Без дополнительных плагинов (дополнений) наиболее распространенные браузеры понимают только растровые форматы – .jpg, .jpg и .jpg (последний пока мало распространен). На первый взгляд, использование векторных редакторов становится неактуальным. Однако большинство таких редакторов обеспечивают экспорт в .jpg или .jpg с выбираемым Вами разрешением. А рисовать начинающим художникам проще именно в векторных средах – если рука дрогнула и линия пошла не туда, получившийся элемент легко редактируется. При рисование в растровом режиме Вы рискуете непоправимо испортить фон.
Из-за описанных выше особенностей представления изображения, для каждого типа приходится использовать отдельный графический редактор – растровый или векторный. Разумеется, у них есть общие черты – возможность открывать и сохранять файлы в различных форматах, использование инструментов с одинаковыми названиями (карандаш, перо и т.д.) или функциями (выделение, перемещение, масштабирование и т.д.), выбирать нужный цвет или оттенок. Однако принципы реализации процессов рисования и редактирования различны и обусловлены природой соответствующего формата. Так, если в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень часто является трудоемкой и кропотливой работой.
2 Трёхмерная графика
Трёхмерная графика оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.
В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.
В компьютерной графике используется три вида матриц:
Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/масштабированный относительно исходного.
Заключение
Любое изображение на мониторе, в силу его плоскости, становится растровым, так как монитор это матрица, он состоит из столбцов и строк Трёхмерная графика существует лишь в нашем воображении, так как то, что мы видим на мониторе — это проекция трёхмерной фигуры, а уже создаём пространство мы сами. Таким образом, визуализация графики бывает только растровая и векторная, а способ визуализации это только растр (набор пикселей), а от количества этих пикселей зависит способ задания изображения.
Список литературы
Похожие страницы:
Виды компьютерной графики
. КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ 1.1 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЦИФРОВОМ ВИДЕ Все графические данные в компьютере можно . 2. Виды компьютерной графики Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они .
Виды деятельности предприятия. Их характеристика
Введение в компьютерную графику
. следующие области применения компьютерной графики. Научная графика Первые компьютеры использовались лишь для . мультимедиа. Виды компьютерной графики Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. .
Компьютерная графика (10)
. и виды компьютерной графики Компьютерная графика – раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических . 3.3. Программные средства обработки трехмерной графики На персональных компьютерах основную долю рынка программных .
Компьютерная графика и её применение
. В зависимости от видов компьютерной графики под этим термином понимаются . (в векторной графике). Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было . обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной .
Компьютерная графика, это такое научно-технологическое направление, которая занимается задачами по созданию, обработке и хранению изображений с помощью компьютера и его аппаратных и программных возможностей. Изображения на ПК хранятся в виде двоичного кода - координат, колера цвета, обозначенного в какой-либо цветовой модели. Сегодня мы поговорим о том, какие виды компьютерной графики существуют.
5 видов компьютерной графики
Способы отображения иллюстраций на экране выделяются по следующим типам:
- Двухмерная (2D);
- Векторная;
- Растровая;
- Фрактальная;
- Трехмерная (3D).
Что такое двухмерная графика
Двухмерная графика – это, простая картинка, которая выглядит плоской, вследствие того, что в нем применяются только два измерения – ширина и высота. Несмотря на подобный вид у иллюстрации можно добиться объема с помощью света и теней, но не реалистичности, за исключением фотографий. 2D рисунки обычно используют для создания логотипов, макетов веб-сайтов, рекламных баннеров, интерфейсов, мультипликации и кинематографа.
Векторная графика
Векторный рисунок можно представить в облике элементарных геометрических объектов: точки, прямые, кривые, окружности, многоугольники, и т.д. Фигурам присваиваются какие-либо качества, например, толщина линий, цвет заливки. Для создания иллюстраций используются формулы и координаты. К примеру, чтобы нарисовать треугольник нужно указать его вершины, цвет заполнения и обводку. Для сложных рисунков используют набор геометрических фигур, которые собираются вместе как аппликация из бумаги на уроке труда в начальной школе, но при этом сохраняется возможность в дальнейшем редактировать получившеюся картинку.
Преимуществами векторной графики считаются:
- Малый объем занимаемой памяти на ПК;
- Трансформация и масштабирование без потери качества;
- Выглядит всегда одинаково, независимо от характеристик устройства отображения.
Отрицательными сторонами векторов являются:
- Невозможность представления всех изображений с помощью примитивов;
- Трудоемкий процесс перевода растровых изображений в векторные;
- Отсутствие автоматического ввода;
- Проблемы с совместимостью программ просмотра и создания.
Векторные картинки широко востребованы на предприятиях, занимающихся проектированием, конструкторских бюро, в рекламных агентствах, типографиях, и т. д. Графические редакторы, работающие с данным иллюстрациями, являются: Adobe Illustrator, Corel Draw, AutoCad, ArhiCad.
Растровая графика
Растровые изображения представляет из себя, нечто, похожее на клетчатый лист бумаги, где одна клетка, это одна точка–пиксель, а образуемые ими строки и столбцы собираются в матрицу (растр). У каждого пикселя свой цвет и место, где он расположен. В комплексе, все пикселе образуют изображение.
Растровые изображения обладают следующими характеристиками:
- Разрешение – количество пикселей, приходящихся на единицу площади;
- Размер – ширина и высота в пикселях;
- Цветовое пространство – метод отображения цветов в координатах какой-либо цветовой системы;
- Глубина цвета – наибольшее количество оттенков цветов, которое может содержать изображение.
К плюсам растра относится:
- Реалистичность;
- Возможность автоматизированного ввода информации;
- Быстрая обработка трудных иллюстраций;
- Адаптивность под всевозможные устройства и программы просмотра.
К минусам растровых изображений можно отнести следующее:
- Большой размер занимаемой памяти;
- Невозможность деформации и масштабирования без потери качества.
Фрактальная графика
Во фрактальной графике реализован принцип наследования геометрических качеств, передающихся от одного элемента к другому. Основана данная модель на математических вычислениях (формулах) и так как детализированного описания мелких составляющих не требуется, то обрисовать такой объект можно несколькими уравнениями, результаты которых в дальнейшем машина отображает автоматически, и не требует хранения в памяти компьютера каких-либо объектов. Фрактальный принцип отображения графики нашел широкое применение во многих областях компьютерной графики, науки и искусства. Фракталы широко применяются в растровой, векторной и 3D графике. Можно отметить несколько программ для генерирования фракталов: Fractal Explorer, Apophysis, Mandelbulb3D.
Трехмерная графика
Трехмерная графика работает с объектами в трёхмерном пространстве – ширина, высота и глубина. Предметы моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве и могут быть рассмотренными под различным углом.
Трехмерные модели могут быть двух типов:
- Полигональная – совокупность вершин, ребер и граней, которые определяют форму многогранного объекта, обволакивая пустое 3D пространство;
- Воксельная – совокупность элементов объемного изображения, содержащая значение растра, которые выкладываются в объёмные модели объектов, имеющие внутренности.
Трехмерная графика встречается повсеместно и используется в создании изображений во всевозможных областях деятельности человека: машиностроение, архитектура, дизайн интерьера, реклама, игровая и кино индустрия, интерактивные обучающие проекты. Можно выделить следующие редакторы: 3ds Max, Autodesk Maya, Cinema 4D, Blender.
Но так или иначе есть только один способ визуализации – это растр, т. к. любой монитор выводит изображение только в таком виде. А визуализация графики бывает только 2 типов – растровая и векторная, ибо 3D существует только в нашем воображении.
Читайте также: