Виды компьютерной графики. Виды компьютерной графики

• Название: Виды компьютерной графики
• Дата: 07.03.2022
• Размер: 478.9 Kb.
• Имя файла: Виды компьютерной графики.docx
• Тип: Документы; #385661

Виды компьютерной графики

Графическая информация независимо от того, предназначена она для экранной демонстрации, издательской деятельность или для размещения в Интернет, должна определенным образом записываться и храниться в памяти машины.

В зависимости от способа формирования изображений различают 3 видакомпьтерной графики:

• 
  Растровую;
  
• 
  Векторную;
  
• 
  Фрактальную
  

Растровые изображения

Растровые(точечные) изображения состоят из регулярной прямоугольной сетки точек, называемой растром, которая покрывает собой всю плоскость изображения.

Регулярность растра означает, что все его ячейки имеют одинаковые формы и размеры. Они могут быть треугольными, шестиугольными и даже не правильной формы (главное, чтобы они без зазоров покрывали собой всю плоскость), но на практике обычно используют прямоугольные растровые ячейки, причем в большинстве случаев форма ячейки представляет собой частный случай прямоугольника – квадрат.

Часть изображения, размещенная в пределах одной ячейки, называется пикселем. Этот термин составлен из начальных слогов двух английских слов – picture(картина) и element(элемент).

Такое представление используется не только для хранения и обработки графического документа в цифровой форме, но и для создания картин мозаичной структуры, например, при выводе изображения на экран телевизора или монитора.

Растровая картинка на экране монитора или телевизора строится из множества мелких точек люминофора, пикселей. Печатная иллюстрация в книге так же при близком рассмотрении окажется всего лишь набором близко расположенных друг к другу точек краски. С точечными изображениями приходится иметь дело довольно часто; популярность таких изображений объясняется физиологией человеческого зрения - смыканием. Она состоит в том, что при рассмотрении двух близко расположенных друг к другу и сильно удаленных от зрителя мелких объектов они сливаются в один. Благодаря смыканию слитными воспринимаются изображения мозаичных картин, картины импрессионистов, фотографии в газетах и телевизионные кадры. Таким образом, можно сказать, что работа монитора, и печатающего устройства основана на обмане зрения. Поскольку точки растра достаточно мелкие, глаз не способен воспринимать их по отдельность и для зрителя они сливаются в непрерывный тон.

В цифровой форме каждая точка растра(пиксель) представлена единственным параметром цветом. Таким образом, значением пикселя является его цвет, а редактирование изображения сводится к изменению цвета отдельных пикселей.

Все растровый устройства ввода используют регулярную прямоугольную растровую сетку, поскольку она проще всего реализуется технически и наиболее удобна при обработке. По этой причине растровые изображения тоже имеют прямоугольную форму. Это дает возможность измерять размер изображения по двум направлениям – высоте и ширине в пикселях.

Пиксель сам по себе не имеет размеров , это всего лишь часть информации модели изображения , которой соответствуют координаты определённого положения ячейки внутри растра и числового значения номера цвета. Размеры отдельного пикселя можно определить только после того, как будут назначены размеры растра, т.е. изображения в целом. Однако и в этом случае чаще пользуются не размером отдельного пиксель, а разрешением .



Под разрешением растрового изображения понимается количество пикселей, приходящихся на единицу длины изображения.

Векторные изображения

В отличие от растровой графики, в которой основным элементом изображения является точка, в векторной графике базовым элементом является линия – контур (при этом не важно, прямая это линия или кривая).

Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации близкорасположенных точек, которые составляют линию. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией (контуром), не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией (контуром), меняются только её параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии (контура).

Итак, векторные изображения состоят из контуров. Контур - это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из контуров. Из простейших объектов строятся сложные. Контуром называется кривая, имеющая точное математическое описание. Контуры состоят из одного или нескольких криволинейных или прямолинейных сегментов, ограниченных узлами.

Замкнутые (а в некоторых случаях и открытые) контуры могут содержать заливку. Заливкой называют заполнение цветом внутренней части контура. Программы иллюстрирования могут обеспечить не только однородную заливку контура, но и более сложные типы, например, градиентную или узорную заливку.

Все (и замкнутые, и незамкнутые) контуры могут иметь обводку. Обводка представляет собой линию заданного типа, толщины и цвет, проведенную вдоль контура.

С помощью контуров, заливок и обводок в программах иллюстрирования строится векторное изображение.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Например, кривые второго порядка ( эллипсы, параболы, гиперболы) представляются в памяти пятью параметрами, так как общая формула линии второго порядка имеет вид: х2 + аly2 + a2xy + a3x + a4y + a5 =0. Для кодирования кривой третьего порядка используется 11 параметров. Как правило, для описания контуров в векторных редакторах применяются параметрические кривые третьего порядка, называемыми кривыми Безье, которые описываются в памяти компьютера восемью параметрами.

В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если, к примеру, для контура задана обводка толщиной 0,15 мм, то при увеличении или уменьшении рисунка эта линия контура будет иметь заданную толщину, поскольку это свойство объекта, жестко за ним закрепленное. Распечатка чертежа на малом или на большом формате листа бумаги содержит линии одной и той же толщины. Это свойство векторной графики широко используется в картографии, в конструкторских системах автоматизированного проектирования (САПР) и в автоматизированный системах архитектурного проектирования.

Все компоненты векторного изображения описаны математически, а значит абсолютно точно. При редактировании векторного изображения программа заново рассчитывает координаты узлов, кривизну сегментов, параметры заливок и обводок. Поскольку все эти действия выполняются с геометрическими объектами, любое их преобразование, например, увеличение или уменьшение, выполняется точно и не ухудшает качества изображения.

Чем больше контуров использовано при построении изображения, тем интереснее и богаче будет выглядеть рисунок. Однако большое количество контуров существенно увеличивает объем и время вычислений, необходимые для построения изображения на экране монитора или принтере, ведь графическая программа вынуждена строить заново все изображения всякий раз, когда пользователь изменит масштаб изображения или прокрутит документ.



Пример изображения, выполненном в в векторном редакторе

Ограничение на сложность векторных изображений накладывание детализированных векторных изображений требует кропотливого труда художника. Простые же векторные изображения, напротив, используются очень широко. Их можно встретить в макетах любого уровня сложности и на web-страницах.

Логотипы фирм, товарные знаки, как правило, являются векторными изображениями. К ним относятся и шрифты. Именно благодаря их векторной природе компьютерные шрифты и логотипы не теряют качества независимо от размера.

Фрактальные изображения

Фрактальная графика, как и векторная,- вычисляема, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по схеме уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменение коэффициентов в уравнении позволяет получить совершенно другую картинку.

Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник, которыйполучается следующим образом. Вначале строится обычный равносторонний треугольник со стороной а: Далее каждая из его сторон разделяется на три отрезка. На средних отрезках сторон строятся равносторонние треугольники со стороной, равной 1/3 Стороны исходного треугольника. С полученными треугольниками повторяются те же операции. Треугольники можно достраивать аналогичным образом до бесконечности. Можно заметить, что треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур. Так рождается фрактальная фигура. Взяв такой бесконечный фрактальный объект и рассмотрев его в лупу, повторяющие свойства исходной структуры.

Появление новых элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму. Фрактальными свойствами обладают многие объекты живо и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений . Если взглянуть на ветку папоротников растения, то можно увидеть , что каждая дочерняя ветка во многом повторяет свойства ветки более высокого уровня. В отдельных ветках деревьев чисто математическим методами можно проследить свойства всего дерева.



Рис. Построение фрактального треугольника («Снежинка Коха»)

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путём часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций и для создания изображений ландшафтов при разработке компьютерных игр.

Искусство фракталов в работах итальянской художницы.

С оздаваемая математическими формулами, фрактальная графика, один из современных и оригинальных видов искусства, завоевывает все больше поклонников. Для его создания не нужны карандаши или краски, все проще и сложнее одновременно.

Итальянская художница Сильвия Кордедда (Silvia Cordedda) создает, без преувеличения, потрясающией красоты картины, которые являются результатом расчетов фрактальных объектов с последующим визуальным отображением. Сильвию привлекла особенность фракталов повторять очертания цветов. Используя специализированные программы автор «выращивает» растения, которые не встретишь в реальном мире.



















 

 

 

Графические редакторы, предназначенные для работы с растровыми изображениями, называются растровыми редакторами. Наиболее распространены такие редакторы, как Adobe Photoshop, Microsoft Paint, входящий в состав Windows.

Для работы с векторными изображениями предназначены векторные редакторы. Среди них популярны Corel Draw, Adobe Illustrator, 3-D Max, Adobe Flash и другие.