Графика

Компьютерная графика – область деятельности, изучающая методы и свойства обработки изображения с помощью программно-аппаратных средств.

Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения изображений. Виды компьютерной графики отличаются принципами формирования изображения.

Виды компьютерной графики	Наименьший элемент
растровая	точка
векторная	линия
фрактальная	треугольник
трёхмерная	плоскость

Растровая графика:

Растровое изображение состоит из мельчайших точек называемыми пикселями.

Пиксель – это цветные квадратики одинакового размера.

Растровое изображение подобно мозаике, когда приближается изображение, то видны отдельные пиксели, а когда отдаляется – пиксели сливаются.

Растровое изображение может иметь различные разрешения, которое определяется количеством точек по горизонтали и вертикали.

Растр – представление изображения в виде двумерного массива точек (пикселов) и упорядоченных в ряды столбцов.

Основной недостаток – увеличение изображения приводит к эффекту пиксилизации.

Размер файла зависит от глубины цвета, точек, размера изображения, разрешение изображения.

Форматы растровой графики:

Bmp – стандартный формат Windows, большой формат в файлах из-за отсутствия сжатия в файле;

JPG – для хранения многоцветных изображений за счёт большой потери информации, степень сжатия можно регулировать;

Gif – самый плотный, фиксированное количество цветов – 256, позволяет создавать прозрачность фона и анимацию изображения.

Программы для работы с растровой графикой:

Paint, Gimp, Adobe Photoshop.

Векторная графика:

Аппаратное обеспечение векторной графики: современные компьютерные мониторы отображают информацию в растровом формате. Для изображения векторного формата на растровом используются преобразователи программные или аппаратные (встроенные в видеокарту). Существует узкий класс устройств ориентированных чисто на отображение векторного изображения. К ним относятся: графопостроители, некоторые типы лазерных проекторов.

Векторная графика – использование геометрических примитивов для представления изображения в компьютерной графике.

Примитивы векторной графики: прямые линии, ломаные, многоугольники, окружности, эллипсы, текст.

Практически все примитивы векторной графики в Word-e (фигуры);

Позволяют вращать, перемещать, отображать, растягивать, а так же комбинировать примитивы;

Идеальна для простых и составных рисунков, которые не нуждаются в фотореализации;

Векторное изображение при увеличении не меняется;

Способ хранения изображения в векторной графике:

Например, окружность радиусом R, будет хранить в себе информацию: радиус R, координаты центра окружности, толщину контура и цвет заполнения.

Преимущества:

-Минимальное количество информации передаётся намного меньшему размеру файлов;

-Можно обеспечить увеличение, например, длины окружности и она останется гладкой;

-При увеличении или уменьшении объектов длина линии может быть постоянной;

-Параметры объектов хранятся и могут быть изменены.

Недостатки:

-Не каждый объект может быть легко изображён в векторном виде;

-Количество памяти и времени зависит от числа объектов и их сложности;

-Переход векторной графики в растровую достаточно прост, но обратно пути уже не будет;

-Векторный рисунок представляет собой совокупность примитивов, с каждым элементом векторного рисунка можно работать отдельно

Близкими аналогиями векторного рисунка является представление математических функций на графике или слайды мультфильмов.

Программы для работы с векторной графикой:

Corel Draw, Компас, Auto Cad

Применение векторной графики: для создания чертежей, диаграмм, схем, для создания вывесок, этикеток, эмблем, для рисованных изображений с чёткими контурами.

Лекция №11

Фрактальная графика:

Является на сегодняшний день, одной из самой быстро развивающейся видов компьютерной графики. Математической основой фрактальной графики является – фрактальная геометрия. В основе метода построения изображения положен метод наследования от «родителей» геометрических свойств объектов «наследников».

Понятие «фрактал», «фрактальная геометрия» и фрактальная графика появились в конце 70-х гг. Сегодня используется многими художниками и дизайнерами, а так же математиками. Слова «фрактал» образовано от латинского языка и в переводе означает «состоящий из фрагментов». Одним из основных свойств фрактала является – самоподобие.

Фракталом называется структура, состоящая из частей, которая в каком-то смысле подобна целому. Объект называется самоподобным, когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга.

Изменяя и комбинируя окраску фрактальной фигуры можно моделировать образы живой и неживой природы. Например, ветви дерева, снежинки, листики. Так же можно составлять комбинации из фрактальных фигур.

Фрактальная графика, так же как и векторная, и трёхмерная является вычисляемой. Её главное отличие в том, что её изображения строятся по уравнению или системе уравнений, поэтому в памяти компьютера для выполнения всех вычислений ничего хранить не нужно. Причём, изменив хотя бы один элемент уравнения, можно изменить всё изображение координально.

Трёхмерная графика:

Это раздел компьютерной графики, который включает совокупность приёмов, инструментов предназначенных для изображения объёмных объектов. Обозначается - 3D.

3D-изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскости, например, на экран компьютера. При этом модель может соответствовать объектам из реального мира, но может быть и абсолютно абстрактной.

Для получения 3D-изображения на плоскости требуются следующие шаги:

Моделирование – создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней.

Визуализация – построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.

Вывод полученного изображения.

В компьютерной 3D графике все объекты представляют как набор плоскостей, поверхностей или частиц. Минимальную частицу называют полигоном.

Сцена – это виртуальное пространство моделирования, которое включает в себя несколько категорий объектов:

Геометрия (чертёж);

Материалы (информация о визуальных свойствах модели);

Источники света (настройки направления мощности и спектра освещения);

Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции).

Программы для работы с трёхмерной графикой:

3-dsMAX, Maya, K-3D