Особенности компьютерной графики

Оглавление

      Сферы применения машинной графики

      Виды компьютерной графики

        Растровая графика

        Векторная графика

        Фрактальная графика

      Цветовое разрешение и цветовые модели

        Цветовая модель RGB

        Цветовая модель CMYK

        Цветоделение

      ПО для создания, просмотра и обработки графической информации

        Графические возможности текстовых процессоров

        Растровые редакторы

        Векторные редакторы

        Программы САПР

        Подборка графических редакторов

      Форматы графических файлов. Программы просмотра

      Список использованной литературы

Сферы применения машинной графики

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования ПК.

Сферы применения машинной графики

    Компьютерное моделирование

    САПР (системы автоматизированного проектирования)

    Компьютерные игры

    Обучающие программы

    Реклама и дизайн

    Мультимедиа презентации

    Internet

Виды компьютерной графики

Различают всего три вида компьютерной графики. Это растровая, векторная и фрактальная. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. Каждый вид используется в определенной области. Растровую графику применяют при разработке мультимедийных проектов. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, чаще создаются с помощью сканера, а затем обрабатываются специальными программами - графическими редакторами. Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены для создания иллюстраций на основе простейших геометрических элементов. В основном применение векторной графики - это оформительские работы. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании а скорее в программировании. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Применение - заставки на ТВ.

Растровая графика

Основной элемент изображения - точка. Точка на экране называется "пиксель". С размером изображения связано его разрешение. Единица измерения разрешения "dpi" - dots per inch - точек на дюйм.

Пример: У монитора с диагональю 15" размер изображения на экране составляет 2128 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800600 разрешении экранного изображения =75dpi.

При печати требуется разрешение 200-300 dpi.Стандартный фотоснимок размером 1015 см должен содержать 1000 1500 пикселов.=1,5млн. точек, а если на кодирование каждой точки используем 3 байта, то для хранения фото потребуется более 4мб.

Недостатки растровой графики.

1. Большие объемы данных требуют высоких технических характеристик ПК. Память 128мб и выше, высокопроизводительный процессор - для обработки, и большой винчестер для хранения.

2. Невозможность увеличения для рассмотрения деталей. (пикселизация)

Векторная графика

Основной элемент изображения - линия.

Линия представлена в памяти ПК несколькими параметрами и в этом виде занимает гораздо меньше места, чем растровая линия состоящая из точек, для каждой из которых требуется ячейка памяти.

Линия - элементарный объект векторной графики. Любой сложный объект можно разложить на линии, прямые или кривые. Поэтому часто векторную графику называют объектно-ориентированной.

Свойства линии

    Форма

    Толщина

    Цвет

    Стиль (пунктир, сплошная)

Замкнутые линии имеют свойство заполнения - цветом, текстурой, узором и т.п. Каждая незамкнутая линия имеет 2 вершины, называемые узлами. С помощью узлов можно соединять линии между собой.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.

Пример. Кривые второго порядка (эллипсы, параболы, гиперболы) представляются в памяти 5-ю параметрами. Так как общая формула линии 2-го порядка:

x2+a>1>y2+a>2>xy+a>3>x+a>4>y+a>5>=0.

Для кодирования кривой 3-го порядка используют 11 параметров. В векторных редакторах применяют частный случай кривых 3-го порядка - Кривые Безье (8 параметров). К концам линии проведены касательные, при помощи которых линию изгибают. Векторные изображения требуют меньшего объема памяти при их хранении, чем растровые, и могут масштабироваться без потери качества.

Фрактальная графика

Фрактальная графика, как и векторная вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти не хранятся. Изображение строится по уравнению, или системе уравнений, поэтому ничего кроме формулы хранить не надо. Изменив коэффициенты можно получить совершенно другую картину.

Пример: Фрактальный треугольник. Треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы.(снежинка, ветка папоротника)

Способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Цветовое разрешение и цветовые модели

Цветовое разрешение (глубина цвета) - определяет метод кодирования цветовой информации и от него зависит, сколько цветов на экране может отображаться одновременно.

Количество цветов

Бит на точку

Режим

2 (черно-белый)

1

16

4

256

8

65 536

16

High Color

16,5 млн

24

True Color

Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью.

Цветовая модель RGB

RREDкрасный

GGREENзеленый

BBLUEсиний

В этой модели работают мониторы и телевизоры. Поэтому когда изображение проходит обработку в графическом редакторе его следует представить в этой модели. Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонент - аддитивный. Он применяется всюду где изображение рассматривается в проходящем свете (мониторы, слайд-проекторы). Чем меньше яркость, тем темнее оттенок:

(0,0,0) - черный цвет

(255,255,255)- белый цвет

Цветовая модель CMYK

Эта модель используется для подготовки печатных изображений. Эти изображения видят не в проходящем а в отраженном свете. Поэтому для подготовки печатных изображений используется субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами являются те цвета, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого.

Голубой (Cyan)=БЕЛЫЙ-КРАСНЫЙ=ЗЕЛЕНЫЙ+СИНИЙ

Пурпурный (Magenta)= БЕЛЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ=КРАСНЫЙ+СИНИЙ

Желтый (Yellow)= БЕЛЫЙ-СИНИЙ=КРАСНЫЙ+ЗЕЛЕНЫЙ

При смешении трех дополнительных цветов получается неопределенный темный цвет. Поэтому в этой модели понадобился дополнительный компонент - ЧЕРНЫЙ (blacK).

Цветоделение

В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный оттенки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученное на компьютере, перед печатью разделяют на 4 составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называют цветоделением.

ПО для создания, просмотра и обработки графической информации

Для того, чтобы успешно справиться с обработкой графической информации на компьютере, используя мышь, создано множество специальных программ. Они делятся на несколько групп:

Графические редакторы. Незаменимы, когда требуется нарисовать или подправить картинку.

Программы корректировки и преобразования фотографий. С их помощью можно добавить фотографии яркость или контрастность, отретушировать ее, создать те или иные эффекты (например, добиться иллюзии, что изображение находится на шаре или отчеканено на металле - и т.п.)

Программы создания графиков и диаграмм по имеющимся числовым данным.

Программы, с помощью которых текст и иллюстрации объединяются в книгу, журнал, брошюру или газету. Их еще называют программами компьютерной вёрстки.

Программы создания слайд-фильмов и мультфильмов.

Графические возможности текстовых процессоров

Большинство текстовых процессоров имеют разнообразные возможности по управлению графическими изображениями (не для всех):

--- импорт графики (вставить рисунок)

--- вклеивание графики (через буфер обмена)

--- связывание графики (диаграммы, связанные данными в таблице с помощью программы Chart)

--- размещение графики на странице текстового процессора (орбамление текстом)

--- водяные знаки

--- слои

--- изменение размера графики

--- вырезание графики

--- экспорт графики


Растровые редакторы

К редакторам обработки растровой графики относятся Adobe Photoshop, Corel Photo Paint

Основное назначение растрового редактора.

    В ретуши готовых изображений

    В монтаже композиций из отдельных фрагментов, взятых из различных изображений

    В применении специальных эффектов, называемых фильтрами

    Основные технические операции при работе с изображениями:

    Изменение динамического диапазона (управление яркостью и контрастностью изображения)

    Повышение четкости изображения

    Цветовая коррекция (изменение яркости и контрастности в каналах красной, зеленой и синей составляющей цвета)

    Отмывка (изменение яркости отдельных фрагментов)

    Растушевка (сглаживание перехода между границами отдельных фрагментов)

    Обтравка ("вырезание" отдельных фрагментов из общей композиции)

    Набивка (восстановление утраченных элементов изображения путем копирования фрагментов с сохранившихся участков)

    Монтаж (компоновка изображения из фрагментов, скопированных из других изображений или импортированных из других редакторов)

Векторные редакторы

    Векторные редакторы применяют для создания графических изображений высокой четкости и точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их помощью также создают штриховые рисунки.

    Основные редакторы векторной графики: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw. Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты, и, соответственно, приемы создания векторных изображений в этих редакторах удивительно похожи.

    Для работы с изображением каждый векторный редактор имеет панель инструментов и другие элементы управления.

    Инструменты панели управления служат для простейших операций с контурами.

    Прочие элементы управления сосредоточены в строке меню и специальных диалоговых окнах. В векторном редакторе Adobe Illustrator, например, эти диалоговые окна называют палитрами.

    Векторное изображение можно строить вручную путем создания и объединения простейших контуров, либо получать путем трассировки (векторизации) растровых изображений

    Текстовые объекты в векторных редакторах рассматриваются как объекты особой породы.


    Векторные редакторы позволяют создавать новые конструкции символов с помощью инструментов для работы с контурами

    Перед использованием векторного изображения очень часто выполняется операция перевода векторного изображения в растровое. Такая операция называется растрированием изображения.

Программы САПР

Программы САПР (системы автоматизированного проектирования) предназначены для высокоточного проектирования. Существуют программы САПР высокого уровня и дружественные программы, разработанные для домашнего и делового применения пользователями, занимающихся специфическим моделированием или конструированием для собственных нужд.

Программы САПР используются для детальной разработки предметов реального мира: зданий, автомобилей, частей механизмов и т.п.

Наипопулярнейшая программа из широко используемых программ САПР высокого уровня AutoCAD фирмы Autodesk. Программа доступна в DOS, Windows, Macintosh.

AutoCAD - очень мощная и гибкая система с большим количеством разнообразных высококачественных функций.

AutoCAD для Window (AutoCAD LT) более дружественна пользователю.

Подборка графических редакторов

Графические редакторы подбираются в зависимости от целей и объемов вашей работы с изображениями:

Самым популярным векторным графическим редактором для дизайна является Corel Draw;

Самым популярным графическим редактором для технического черчения является AutoCAD;

Самым популярным графическим редактором для строительного черчения является ArchiCAD;

Самым популярным графическим редактором для 3D моделирования и анимации 3D Studio Max;

Самым популярным графическим редактором для обработки художественных фотографий является Adobe Photoshop;

Самым популярным графическим редактором для обработки обычных фотографий является Adobe Photodeluxe

Форматы графических файлов. Программы просмотра

В настоящее время существует множество различных форматов хранения графической информации. Условно можно разделить все форматы на три группы

    графические метафайлы (метафайл обычно разрабатывается как составная часть какой либо графической системы, например *.wmf в Windows)

    растровые графические файлы

    векторные графические файлы

Некоторые форматы графических файлов

Тип

Формат/Расширение

Примечание

Метафайл

GIF

Compuserve Graphics Interchange Format

Растровые

TIFF/*.tif

Microsoft Tag Image File Format

РСХ

ZSoft РС Paintbrush format

ВМР

Microsoft Windows BitMaP

JPEG/*.jpg

Joint Photographic Experts Group

Векторные

*.CDR

Corel Draw Files

*.FH8

Free Hand File Version 8

Некоторые растровые форматы могут содержат не только статическую графику, но и динамическую (мультипликацию). Это, например, формат GIF, широко применяющийся в internet.

Список использованной литературы

1. http://tsv-22.narod.ru/1pc/ref/01/r01_26.html

2. http://el-izdanie.narod.ru/gl1/2.htm

3. http://flecks.narod.ru/lek_graf.htm

4. http://www.lsninternet.ru/grafika/grafika-na-pk.html

5. http://inf.1september.ru/1999/infvirt7/par14.htm