Колективний блог 10А класу ліцею НІТ
Компьютерная графика – это область информатики, занимающаяся методами создания и редактирования изображений с помощью компьютера. Она применяется людьми самых разных профессий: дизайнеры, конструкторы, фотографы, художники и другие.
Растровая графика
Растровое изображение состоит из точек-пикселей, определенным образом размещенных в координатной плоскости.
Изображение описывается положением и цветом всех точек, из которых, как из мозаики, складывается единый объект.
Растр – это порядок расположения точек.Изображение формируется построчно, поэтому, разрешение изображения – линейная величина
Качество растрового рисунка зависит от его разрешения, которое измеряется в точках на дюйм изображения. Обозначается dpi (dots per inch). 1 дюйм = 2,54 см.Для экранного просмотра файла достаточно 72 dpi, для печати не менее 300 dpi.
- Большой объем файла, соответственно, велико время его обработки.
- Любые трансформации рисунка (поворот, наклон, масштабирование и т.д.) сопровождаются искажениями, потерей качества.
- При сильном увеличении растрового изображения наблюдается эффект пикселизации
- Цифровые фото и видео.
- Сканирование рисунка.
- Растровые графические редакторы (Paint, Photoshop).
- Снятие копии с экрана.
Векторная графика
Можно сказать, что векторная графика — это рисунок, сделанный цветными карандашами, в то же время растровую графику можно сопоставить с фотографическим изображением.
В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии (т.е. от количества пикселей, составляющих изображение), поскольку линия представляется в виде формулы (нескольких параметров). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют ВЫЧИСЛЯЕМОЙ ГРАФИКОЙ.
- Координаты начальной и конечной точки.
- Толщина.
- Цвет.
- Прерывистость (например, пунктирность).
- Форма.
- Замкнутость.
Каждый замкнутый контур может быть залит цветом, текстурой, картой (любым рисунком). Типичный пример ВГ – шрифты TrueType
- чертежно-проектные работы,
- логотипы,
- мультипликация,
- иллюстрация детских книг
- Относительно небольшой размер файла по сравнению с растровым.
- Широкие возможности по искривлению, трансформации и созданию объемных изображений на плоскости.
- Изменение размеров изображения без потери качества, т.к. у каждой линии один и тот же набор свойств.
- Процесс создания реалистичных (многоцветных) изображений трудоемкий, требует большого опыта работы.
Основное преимущество векторной графики состоит в том, что при изменении масштаба изображения оно не теряет своего качества. Отсюда следует и другой вывод — при изменении размеров изображения не изменяется размер файла. Ведь формулы, описывающие изображения, остаются те же, меняется только коэффициент пропорциональности. С другой стороны, такой способ хранения информации имеет и свои недостатки. Например, если делать очень сложную геометрическую фигуру (особенно если их много), то размер «векторного» файла может быть значительно больше, чем его «растровый» аналог из-за сложности формул, описывающих такое изображение.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что векторную графику следует применять для изображений, не имеющих большого числа цветовых фонов, полутонов и оттенков. Например, оформление текстов, создание логотипов и т.д.
- Векторные графические редакторы (Corel Draw, Adobe Illustrator, FreeHand).
- Языки программирования.
- Технология Flash.
Фрактальная графика
Как и векторная это вычисляемая графика, но отличается от нее тем, что никакие объекты НЕ ХРАНЯТСЯ в памяти компьютера. Фрактальное изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому, кроме формулы, ничего хранить не надо. Создается изображение с помощью различных языков программирования.
Фигуры последующих поколений наследуют свойства родительских структур. Процесс наследования можно продолжать до бесконечности.
Способность ФГ моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений
Источник
Виды компьютерной графики
По способам задания изображений графику можно разделить на категории:
Двухмерная графика
Двухмерная (2D — от англ. two dimensions — «два измерения») 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.
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.
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.
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 растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.
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.
Трёхмерная графика (3D — от англ. three dimensions — «три измерения») 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.
Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы
В компьютерной графике используется три вида матриц:
Источник
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, который получается 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.
Создаваемая 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.
Источник