Основы графических изображений

Виды графических изображений

Компьютерная графика бывает двух видов: векторная и растровая. Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Любой пиксель имеет фиксированное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует некоторого количества бит информации, которое зависит от количества цветов в изображении.

Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов.

Растровые изображения состоят из отдельных точек, называемых растром. Такое представление изображений существует не только в цифровом виде. Растровые изображения имеют фотографическое качество, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала. Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения.

Таким образом, качество растровых изображений зависит от их размера (числа пикселей по горизонтали и вертикали) и количества цветов, которые могут принимать пиксели. Вследствие того, что они состоят из пикселей фиксированного размера, свободное масштабирование без потери качества к ним не применимо. Эта особенность, а также сама структура растровых изображений несколько затрудняет их редактирование и обработку, но они очень хорошо печатаются на принтере.

 

Векторные изображения формируются из объектов (точка, линия, окружность и т. д.), которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул. Для каждого примитива назначается также цвет.

Векторные графические изображения являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и т. д.), для которых имеет значение наличие четких и ясных контуров.

С векторной графикой мы сталкиваемся, когда работаете с системами компьютерного черчения и автоматизированного проектирования, с программами обработки трехмерной графики.

Векторные изображения, как правило, строятся вручную, однако в некоторых случаях они могут быть также получены из растровых с помощью программ трассировки. Векторные изображения не в состоянии обеспечить близкую к оригиналу реалистичность, но достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества. Но векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.

Основные области применения компьютерной графики

История

Современный человек стремится окружить себя массой красивых и полезных вещей, среди которых не последнее место занимает компьютерная графика. А с развитием компьютерных технологий компьютерная графика приобрела совершенно новый статус, поэтому сегодня компьютерная графика применима везде, где нужно создание и обработка изображений и каких-либо цифровых данных.

 

Однако давайте рассмотрим области применения компьютерной графики более подробно.

 

Прежде всего, хочется отметить использование компьютерной графики в рекламном деле. Ведь компьютерная графика в настоящее время широко применяется для создания рекламно-полиграфической продукции, телевизионных, рекламных роликов и презентаций. При этом профессиональные рекламные ролики и видеопрезентации требуют большого опыта и профессионализма от их создателей. Кроме того, для создания таких сложных графических продуктов требуется достаточно мощное компьютерное оборудование, обладающее достаточным быстродействием и памятью.

Области применения графики:

Рекламная графика

Создавая рекламные ролики и видеопрезентации, разработчики должны учитывать освещение объектов и расположение теней, уметь работать с «движущимися картинками» и создавать трехмерные модели объектов. Одним словом, создание мультимедиа рекламы, рекламных роликов и презентационных фильмов с помощью компьютерной графики – это трудоемкий процесс, требующий колоссальных знаний и умений.

Компьютерная анимация

Еще одной обширной областью применения компьютерной графики является компьютерная анимация. С помощью компьютерной анимации осуществляется создание любых движущихся объектов. В последствии полученные ролики могут использоваться в мультипликации, художественных фильмах, компьютерных играх, а также в той же самой рекламной сфере.

Художественная графика

Наряду с художественной и рекламной графикой компьютерная графика широко используется в деловой, конструкторской и научной графике. Ведь с её помощью можно создавать любые дизайнерские проекты, чертежи, графики и диаграммы. Только подумайте, ведь сегодня с помощью компьютерной графики можно не только получать результаты экспериментов и вычислений, но и сразу же видеть их наглядное представление.

Научная графика

Данная область применения является одной из самых широких областей применения графики. Ранее, на компьютерах графика использовалась исключительно для наглядного изучения полученных результатов. Чтобы лучше понять полученные данные, производили графическую обработку в виде диаграмм, построения графиков и чертежей рассчитанных конструкций. Чтобы вывести графику на экран ранее использовалась символьная печать, позднее появились специальные устройства для вычерчивания графиков и чертежей с помощью чернильного пера на бумаге. Такие устройства назывались графопостроители или плоттеры. В настоящее время современная технология позволяет проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением результата на экране.

Деловая графика

Эта область применения позволяет наглядно представить различные показатели учреждений. Ее массово используют в экономике и в таких учреждениях, где очень важны показатели статистики. В деловую графику входят плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки. Такую графику часто используют при формировании электронных таблиц, так как в таком виде человеку будет больше видна разница в тех или иных значениях, что позволяет быстро обработать полученную информацию и сделать необходимые выводы.

Конструкторская графика

Эта область применяется в основном для проектирования новых механизмов, а также в работе инженеров-конструкторов и архитекторов. Данный вид графики является обязательным в работе с различными САПР (система автоматизации проектирования), которые, например, позволяют разработать механизм и сразу проверить его на работоспособность, не прибегая к использованию различного сырья. Конструкторская графика может иметь вид плоского изображения (2D-графика) сечения или проекции, а также иметь возможность создать трехмерное пространственное изображение (3D-графика).

Мультимедиа

Мультимедиа – это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Мультимедиа может являться смесью любой области графики, где происходит работа с движущимся изображением, и наложением на нее звука.

Способы задание компьютерной графики

По способам задания компьютерной графики можно разделить на 2D-графику и 3D-графику.

2D-графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки. Различают три типа представления изображений:

- Векторная графика;

- Растровая графика;

- Фрактальная графика.

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые 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.

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

Без особых потерь растровые изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда, что иначе в векторном представлении. Увеличение же растровых изображений оборачивается «красивым» видом на увеличенные квадраты того или иного цвета, которые раньше были пикселями.

В растровой графике выделяется такой подвид графики как пиксельный. Пиксельная графика – форма цифрового изображения, созданного на компьютере с помощью растрового графического редактора, где изображение редактируется на уровне пикселей (точек), а разрешение изображения настолько мало, что четко видны отдельные пиксели.

Распространено заблуждение, что любой рисунок или эскиз, сделанный с использованием растровых редакторов — пиксельная графика. Это неверно, так как «пиксельное» изображение отличается от «не пиксельного» технологией — ручным редактированием рисунка пиксель за пикселем. Поэтому пиксельный рисунок отличается от других видов компьютерного искусства небольшими размерами, ограниченной цветовой палитрой и (как правило) отсутствием сглаживания.

Фрактальная графика – вид компьютерной графики, где используется объект фрактал. Фрактал – это 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.

3D-графика – такой вид графики, где пользователь оперирует с объектами в трехмерном пространстве. Обычно, ее результаты представляют собой плоскую картинку или проекцию. Такой вид графики широко используется в создании кино и компьютерных играх.

Трехмерная графика бывает полигональной и воксельной. Воксельная графика аналогична растровой. Объект состоит из набора трехмерных фигур, чаще всего кубов. А в полигональной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей, минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.

CGI графика – особый вид трехмерной графики, где неподвижные и движущиеся изображения, сгенерированные при помощи трёхмерной компьютерной графики, используются в изобразительном искусстве, печати, кинематографических спецэффектах, на телевидении и в симуляторах.

Созданием движущихся изображений занимается компьютерная анимация, представляющая собой более узкую область графики CGI, применимую, в том числе в кинематографе, где позволяет создавать эффекты, которые невозможно получить при помощи традиционного грима и аниматроники. Компьютерная анимация может заменить работу каскадёров и статистов, а также декорации.

Основы 2D-моделирования