Новости
З іншого боку, під комп'ютерною графікою розуміють сукупність методів і прийомів для перетворення за допомогою ЕОМ даних в графічне представлення.
"Взагалі, в широкому сенсі слова, комп'ютерна графіка - це все, для чого використовується візуальна, образна середу відображення на моніторі. Якщо звузити поняття до практичного використання, під комп'ютерною графікою буде розумітися процес створення, обробки і виведення зображень різного роду за допомогою комп'ютера» .
Під комп'ютерною графікою зазвичай розуміють автоматизацію процесів підготовки, перетворення, зберігання і відтворення графічної інформації за допомогою комп'ютера. Під графічною інформацією розуміються моделі об'єктів і їх зображення.
У разі, якщо користувач може управляти характеристиками об'єктів, то говорять про інтерактивну комп'ютерній графіці, тобто здатність комп'ютерної системи створювати графіку і вести діалог з людиною. В даний час майже будь-яку програму можна вважати системою інтерактивної комп'ютерної графіки ».
«Комп'ютерна графіка охоплює всі види та форми представлення зображень, доступні для людського сприйняття на екрані монітора або в вигляді копії на зовнішньому носії (папір, тканину, кіноплівка і т.д.). Разом з тим комп'ютерна графіка є спеціальною областю інформатики, що вивчає методи і засоби створення та обробки зображень за допомогою програмно-апаратних обчислювальних комплексів.
Залежно від способу формування зображень комп'ютерна графіка ділиться на растрову, векторну і фрактальну.
Окремою галуззю є тривимірна (3D) графіка, що вивчає прийоми і методи побудови об'ємних моделей об'єктів у віртуальному просторі. Як правило, в ній поєднуються растровий і векторний способи формування зображень ».
Матеріал з Вікіпедії:
«Комп'ютерна графіка (також машинна графіка) - область діяльності, в якій комп'ютери використовуються як інструмент для синтезу (створення) зображень, так і для обробки візуальної інформації, отриманої з реального світу. Також комп'ютерною графікою називають результат такої діяльності.
За способами завдання зображень графіку можна розділити на категорії:
Двовимірна графіка (2D)
Двовимірна (2D - від англ. Two dimensions - «два виміри») комп'ютерна графіка класифікується за типом представлення графічної інформації, і наступними з нього алгоритмами обробки зображень. Зазвичай комп'ютерну графіку розділяють на векторну і растрову, хоча обособляют ще й фрактальний тип представлення зображень.
Векторна графіка
Як в растрової графіку основним елементом зображення є точка, так в векторній графіці основним елементом зображення є лінія (при цьому не важливо, пряма це лінія крива). Зрозуміло, в растровій графіці теж існують лінії, але там вони розглядаються як комбінації точок. Для кожної точки лінії в растровій графіці відводиться одна або кілька осередків пам'яті (чим більше кольорів можуть мати точки, тим більше клітинок їм виділяється). Відповідно, чим довше растрова лінія, тим більше пам'яті вона займає. У векторній графіці об'єм пам'яті, займаний лінією, не залежить від розмірів лінії, оскільки лінія представляється у вигляді формули, а точніше кажучи, у вигляді декількох параметрів. Що б ми не робили з цією лінією, міняються тільки її параметри, що зберігаються в осередках пам'яті. Кількість же осередків залишається незмінним для будь-якої лінії.
Векторна графіка представляє зображення як набір геометричних примітивів. Зазвичай в якості них вибираються точки, прямі, кола, прямокутники, а також як загальний випадок, сплайни деякого порядку. Об'єктам присвоюються деякі атрибути, наприклад, товщина ліній, колір заповнення. Малюнок зберігається як набір координат, векторів і інших чисел, що характеризують набір примітивів. При відтворенні об'єктів, що перекриваються має значення їх порядок.
Зображення у векторному форматі дає простір для редагування. Зображення може без втрат масштабироваться, повертатися, деформуватися, також імітація тривимірності в векторній графіці простіше, ніж в растровій. Справа в тому, що кожне таке перетворення фактично виконується так: старе зображення (або фрагмент) стирається, і замість нього будується нове. Математичний опис векторного малюнка залишається колишнім, змінюються тільки значення деяких змінних, наприклад, коефіцієнтів.
При перетворенні растрової картинки вихідними даними є тільки опис набору пікселів, тому виникає проблема заміни меншого числа пікселів на більше (при збільшенні), або більшого на менше (при зменшенні). Найпростішим способом є заміна одного пікселя декількома того ж кольору (метод копіювання найближчого пікселя: Nearest Neighbour). Більш досконалі методи використовують алгоритми інтерполяції, при яких нові пікселі отримують деякий колір, код якого обчислюється на основі кодів квітів сусідніх пікселів. Подібним чином виконується масштабування в програмі Adobe Photoshop (билинейная і бікубічеськая інтерполяція).
Разом з тим, не всяке зображення можна представити як набір з примітивів. Такий спосіб представлення хороший для схем, використовується для масштабованих шрифтів, ділової графіки, дуже широко використовується для створення мультфільмів і просто роликів різного змісту.
Растрова графіка
Основним (найменшим) елементом растрового зображення є точка. Якщо зображення екранне, то ця точка називається пикселом. Кожен піксель растрового зображення має властивості: розміщення і колір. Чим більше кількість пікселів і чим менше їх розміри, тим краще виглядає зображення. Великі обсяги даних - це основна проблема при використанні растрових зображень. Для активних робіт з великорозмірних ілюстраціями типу журнальної смуги вимагаються комп'ютери з винятково великими розмірами оперативної пам'яті (128 Мбайт і більш). Зрозуміло, такі комп'ютери повинні мати і високопродуктивні процесори. Другий недолік растрових зображень пов'язаний з неможливістю їх збільшення для розгляду деталей. Оскільки зображення складається з точок, то збільшення зображення приводить тільки до того, що ці точки стають більшими і нагадують мозаїку. Ніяких додаткових деталей при збільшенні растрового зображення розглянути не вдається. Більш того, збільшення точок растру візуально спотворює ілюстрацію і робить її грубою. Цей ефект називається пікселізацією.
Дозвіл - величина, що визначає кількість точок (елементів растрового зображення) на одиницю площі (або одиницю довжини). Термін зазвичай застосовується до зображень в цифровій формі, хоча його можна застосувати, наприклад, для опису рівня грануляції фотоплівки, фотопаперу чи іншого фізичного носія. Більш високий дозвіл (більше елементів) типово забезпечує більш точні уявлення оригіналу. Іншою важливою характеристикою зображення розрядність кольорової палітри.
Як правило, дозвіл в різних напрямках однаково, що дає піксель квадратної форми. Але це не обов'язково - наприклад, горизонтальне дозвіл може відрізнятися від вертикального, при цьому елемент зображення (піксель) буде не квадратним, а прямокутним.
Розміри растрових зображень (image resolution) висловлюють у вигляді кількості пікселів по горизонталі і вертикалі, наприклад 1600 × 1200. В даному випадку це означає, що ширина зображення становить 1600, а висота - 1200 точок (таке зображення складається из 1 920 000 пікселів, тобто приблизно 2 мегапікселя ). Кількість точок по горизонталі і вертикалі може бути різним для різних зображень. Зображення, як правило, зберігаються у вигляді, максимально придатному для відображення екранами моніторів - вони зберігають колір пікселів у вигляді необхідної яскравості світіння випромінюючих елементів екрану ( RGB ), І розраховані на те, що пікселі зображення будуть відображатися пікселями екрану один до одного. Це обепечивает простоту виведення зображення на екран.
При виведенні зображення на поверхню екрану або паперу, воно займає прямокутник певного розміру. Для оптимального розміщення зображення на екрані необхідно узгоджувати кількість точок в зображенні, пропорції сторін зображення з відповідними параметрами пристрою відображення. Якщо пікселі зображення виводяться пікселями пристрої виведення один до одного, розмір буде визначатися тільки дозволом пристрої виведення. Відповідно, чим вище дозвіл екрана, тим більше точок відображається на тій же площі і тим менше зернистої та більш якісною буде ваша картинка.
При великій кількості точок, розміщеному на маленькій площі, око не помічає мозаїчності малюнка. Справедливо і зворотне: мале дозвіл дозволить оці помітити растр зображення ( «сходинки»). Висока роздільна здатність зображення при малому розмірі площині відображає пристрою не дозволить вивести на нього все зображення, або при виведенні зображення буде «підганяти», наприклад для кожного відображуваного пікселя будуть усереднюють кольору потрапляє в нього частини вихідного зображення. При необхідності крупно відобразити зображення невеликого розміру на пристрої з високою роздільною здатністю доводиться обчислювати кольору проміжних пікселів. Зміна фактичної кількості пікселів зображення називається Передискретизація, і для неї існують цілий ряд алгоритмів різної складності.
При виведенні на папір такі зображення перетворюються під фізичні можливості принтера: проводиться кольороподіл, масштабування і растеризация для виведення зображення фарбами фіксованого кольору і яскравості, доступними принтеру. Принтера для відображення кольору різної яскравості і відтінку доводиться групувати трохи меншого розміру точок доступного йому кольору, наприклад один сірий піксель такого вихідного зображення, як правило, на печатки подається кількома маленькими чорними точками на білому тлі папери. У випадках, які не стосуються професійної додрукарської підготовки, цей процес проводиться з мінімальним втручанням користувача, відповідно до настройками принтера і бажаним розміром відбитка. Зображення у форматах, одержуваних при додрукарської підготовки та розраховані на прямий вихід друкуючим пристроєм, для повноцінного відображення на екрані потребують зворотному перетворенні.
Більшість форматів графічних файлів дозволяють зберігати дані про бажане масштабі при виведенні на друк, тобто про бажане дозвіл в dpi (англ. Dots per inch - ця величина говорить про якомусь кількості точок на одиницю довжини, наприклад 300 dpi означає 300 точок на один дюйм). Це виключно довідкова величина. Як правило, для отримання роздруківка фотографії, який призначений для розглядання з відстані близько 20-30 сантиметрів, досить дозволу 300 dpi. Виходячи з цього можна прикинути, якого розміру відбиток можна отримати з наявного зображення або якого розміру зображення треба отримати, щоб потім зробити відбиток потрібного розміру.
фрактальна графіка
Фрактал - об'єкт, окремі елементи якого успадковують властивості батьківських структур. Оскільки більш детальний опис елементів меншого масштабу відбувається по простому алгоритму, описати такий об'єкт можна всього лише декількома математичними рівняннями.
Фрактали дозволяють описувати цілі класи зображень, для детального опису яких потрібно відносно мало пам'яті. З іншого боку, фрактали слабо застосовні до зображень поза цих класів.
Фрактал - це малюнок, який складається з таких між собою елементів. Існує велика кількість графічних зображень, які є фракталами: трикутник Серпінського, сніжинка Коха, "дракон" Хартера-Хейтуея, безліч Мандельброта. Побудова фрактального малюнка здійснюється по якомусь алгоритму або шляхом автоматичної генерації зображень за допомогою обчислень по конкретним формулами. Зміни значень в алгоритмах або коефіцієнтів у формулах призводить до модифікації цих зображень. Головною перевагою фрактальної графіки є те, що в файлі фрактального зображення зберігаються тільки алгоритми і формули.
Програмні засоби для роботи з фрактальною графікою призначені для автоматичної генерації зображень шляхом математичних розрахунків. Створення фрактальної художньої композиції полягає не в малюванні або оформленні, а в програмуванні. Фрактальну графіку рідко застосовують для створення друкованих або електронних документів, але її часто використовують у розважальних програмах.
Математичною основою фрактальної графіки є фрактальна геометрія. Тут в основу методу побудови зображень покладено принцип спадкування від, так званих, «батьків» геометричних властивостей об'єктів-спадкоємців.
Таким чином, дрібні елементи фрактального об'єкта повторюють властивості всього об'єкта. Отриманий об'єкт носить назву «фрактальної фігури». Процес спадкування можна продовжувати до нескінченності. Таким чином, можна описати і такий графічний елемент, як пряму.
Змінюючи і комбіную забарвлення фрактальних фігур можна моделювати образи живої та неживої природи (наприклад, гілки дерева або сніжинки), а також, складати з отриманих фігур «фрактальную композицію». Фрактальна графіка, також як векторна і тривимірна, є обчислюється. Її головна відмінність в тому, що зображення будується за рівнянням або системі рівнянь. Тому в пам'яті комп'ютера для виконання всіх обчислень, нічого крім формули зберігати не потрібно.
Тільки змінивши коефіцієнти рівняння, можна отримати зовсім інше зображення. Ця ідея знайшла використання в комп'ютерній графіці завдяки компактності математичного апарату, необхідного для її реалізації. Так, за допомогою декількох математичних коефіцієнтів можна задати лінії і поверхні дуже складної форми.
З точки зору машинної графіки фрактальная геометрія незамінна при генерації штучних хмар, гір, поверхні моря. Фактично завдяки фрактальної графіку знайдений спосіб ефективної реалізації складних неевклідових об'єктів, образи яких дуже схожі на природні. Геометричні фрактали на екрані комп'ютера - це візерунки, побудовані самим комп'ютером за заданою програмою. Крім фрактальної живопису існують фрактальная анімація і фрактальна музика.
Творець фракталів - це художник, скульптор, фотограф, винахідник і вчений в одній особі. Ви самі ставите форму малюнка математичною формулою, досліджуєте збіжність процесу, варіюючи його параметри, вибираєте вид зображення і палітру кольорів, тобто виставляти свою малюнок «з нуля». В цьому одна з відмінностей фрактальних графічних редакторів (і зокрема - Painter) від інших графічних програм.
Наприклад, в Adobe Photoshop зображення, як правило, «з нуля» не створюється, а лише обробляється. Інший самобутньої особливістю фрактального графічного редактора Painter (як і інших фрактальних програм, наприклад Art Dabbler) є те, що реальний художник, що працює без комп'ютера, ніколи не досягне за допомогою кисті, олівця і пера тих можливостей, які закладені в Painter програмістами.
Тривимірна графіка (3D)
Тривимірна графіка (3D - від англ. Three dimensions - «три виміри») оперує з об'єктами в тривимірному просторі. Зазвичай результати являють собою плоску картинку, проекцію. Комп'ютерна графіка широко використовується в кіно, комп'ютерних іграх.
У тривимірній комп'ютерній графіці всі об'єкти зазвичай представляються як набір поверхонь або частинок. Мінімальну поверхню називають полігоном. Як полігон зазвичай вибирають трикутники.
Всіма візуальними перетвореннями в 3D-графіці управляють матриці (див. Також: Афінний перетворення в лінійної алгебри). У комп'ютерній графіці використовується три види матриць:
- матриця повороту
- матриця зсуву
- матриця масштабування
Будь полігон можна представити у вигляді набору з координат його вершин. Так, у трикутника буде 3 вершини. Координати кожної вершини представляють собою вектор (x, y, z). Помноживши вектор на відповідну матрицю, ми отримаємо новий вектор. Зробивши таке перетворення з усіма вершинами полігону, отримаємо новий полігон, а перетворивши все полігони, отримаємо новий об'єкт, повернений / зрушений / масштабувати відносно вихідного.
Тривимірна графіка (3D-графіка) вивчає прийоми і методи створення об'ємних моделей об'єктів, які максимально відповідають реальним. Такі об'ємні зображення можна обертати і розглядати з усіх боків. Для створення об'ємних зображень використовують різні графічні фігури і гладкі поверхні. За допомогою їх спочатку створюється каркас об'єкта, потім його поверхню покривають матеріалами, візуально схожими на реальні. Після цього роблять освітлення, гравітацію, властивості атмосфери ії інші параметри простору, в якому знаходитися об'єкт. Для рухаються об'єктом вказують траєкторію руху, швидкість.