Концепция за компютърна графика.

Компютърната графика е област на дейност, в която компютрите се използват като инструмент, както за синтез (създаване) на изображения, така и за обработка на визуална информация, получена от реалния свят.

Компютърната графика също е една от областите на научната дейност. В областта на компютърната графика се защитават дисертации и също се провеждат различни конференции.

1. 2D графика

Двуизмерните (2D - от английския two values ​​- „две измерения“) компютърни графики се класифицират според вида на представяне на графичната информация и следните алгоритми за обработка на изображения. Обикновено компютърната графика се разделя на векторна и растерна, въпреки че се отличава и фрактален тип представяне на изображението.

и. Векторна графика

Представени са векторни графики. Фиг. като набор от геометрични примитиви. Обикновено като тях се избират точки, прави линии, кръгове, правоъгълници, а също така, като общ случай, криви от определен ред. Образ може да се мащабира без загуба, да се завърта, деформира и имитацията на триизмерност във векторната графика е по-лесна, отколкото в растерната.

б. Растерна графика

Растерната графика винаги работи с двумерен масив (матрица) от пиксели. На всеки пиксел се присвоява стойност за яркост, цвят, прозрачност - или комбинация от тези стойности. Растерното изображение има редица редове и колони. Без много загуби растерните изображения могат да бъдат намалени само, въпреки че някои от детайлите на изображението след това ще изчезнат завинаги, което е различно при векторното представяне. Увеличаването на растерните изображения се превръща в „красив“ изглед на увеличени квадрати от един или друг цвят, които преди бяха пиксели.

в. Фрактална графика

Фракталът е обект, чиито отделни елементи наследяват свойствата на родителските структури. Тъй като по-подробно описание на елементи от по-малък мащаб се извършва съгласно прост алгоритъм, такъв обект може да бъде описан само с няколко математически уравнения.

2. Триизмерна графика

Триизмерната графика (3D - от английски three dimenzije - „три измерения“) оперира с обекти в триизмерно пространство. Обикновено резултатите са плоско изображение, проекция. Триизмерната компютърна графика се използва широко във филми, компютърни игри.

Триизмерните графики са многоъгълни и вокселни. Voxel графиките са подобни на растерните. Обектът се състои от набор от триизмерни форми, най-често кубчета. А в многоъгълната компютърна графика всички обекти обикновено се представят като набор от повърхности, минималната повърхност се нарича многоъгълник. Обикновено триъгълниците се избират като полигони.

Всички визуални трансформации във векторни (многоъгълни) 3D-графики се контролират от матрици. В компютърната графика се използват три вида матрици: - матрица за въртене; - матрица за смяна; матрица за мащабиране -.

CGI (английски компютърно генерирани изображения, буквално „компютърно генерирани изображения“) - изображения, получени от компютър въз основа на изчисления и използвани в изобразителното изкуство, печат, кинематографични специални ефекти, по телевизията и в симулатори. Подвижните изображения се създават чрез компютърна анимация, която е по-тясна област на CGI графиката.

Класификация на компютърната графика и инструменти за работа с графики.

Много от графиките, показани на екрана на компютъра, представляват компютърна графика. Може да се класифицира според различни критерии. Нека разгледаме основните.

Метод за формиране на изображения е основна класификационна характеристика на графиката, тъй като тя не само лежи в основата на качеството на изображението, показвано на екрана, но също така определя възможностите за редактиране и капацитета за съхранение. изображения в паметта, както и поведението на графичен обект с различни технически характеристики. монитор. На тази основа те разграничават три вида компютърна графика: растер, вектор и фрактал.

В растерната графика изображението е представено от набор от точки (пиксели), поставени върху фиксирани линии (растри). Използва се главно при работа със снимки, получени по време на фотография, заснемане, сканиране, така че основната цел на инструментите за работа с такива графики може да се нарече редактиране на изображения.

Векторните графики са предназначени да създават изображения като колекция от линии (вектори). Такива снимки се използват широко в редакцията, дизайна, изготвянето, дизайнерската работа и картографията. Типичните отличителни черти на векторната графика включват следното:

- основният елемент на изображението е линия, която се възпроизвежда на екрана от набор от точки, но се изгражда според изчислените координати (изчислена графика), започвайки от координатите на нейното начало и край.

- промяната на размера или ъгъла на линията не променя паметта, която заема.

Фракталната графика е изчислена графика, базирана на програмиране на изображения. Поради това той обикновено се използва за нанасяне на графики и диаграми. Отличителните черти на фракталната графика включват:

- изображението се формира от уравнения;

- в паметта не се съхраняват обекти, а техните уравнения;

- ви позволява да симулирате сложни, странни и необичайни модели чрез математически изчисления.

По измерението на полученото изображение компютърната графика може да бъде разделена на следните групи:

1. двуизмерна компютърна графика - 2D-графика - плоски двуизмерни изображения. Използва се в печатни комплекси, в дизайн, презентации, анимационни програми

2. Триизмерна компютърна графика - 3D графика - графика с обемно изображение.

Според динамиката на изображението графиката може да бъде:

1. статична графика - компютърна графика с непроменящи се картинки;

2. компютърна анимация - графика с променящи се 2-D и 3-D изображения. Приложенията, работещи с такава графика, могат да бъдат разделени на: 2-D и 3-D програми за моделиране; 2-D и 3-D анимационни програми; презентационни пакети.

Векторна графика.

Векторните графики са изображения, създадени (или по-скоро описани) с помощта на математически формули. За разлика от растерните графики, които не са нищо повече от масив от цветни пиксели и съхраняват информация за всеки от тях, векторната графика е набор от графични примитиви, описани от математически формули. Например, за да изградите линия на екрана, просто трябва да знаете координатите на точките в началото и края на линията и цвета, с който тя трябва да бъде нарисувана, и да изградите многоъгълник. - координати на върховете, цвят на запълване и, ако е необходимо, цвят на щриха.

Благодарение на този метод за представяне на графична информация, векторното изображение може не само да се мащабира както надолу, така и нагоре, но можете също да пренаредите примитиви и да промените формата им, за да създадете напълно различни изображения от едни и същи обекти.

Предимства на векторната графика:

- Малък размер на файла с относително неусложнени детайли на изображението.

- Неограничена мащабируемост без загуба на качество.

- Възможността да се движите, въртите, разтягате, групирате и т.н., без да губите качество.

- Възможност за позициониране на обекти по оста, перпендикулярна на равнината на екрана (по оста z - "отгоре", "отдолу", "над всички", "отдолу всички").

- Възможността за извършване на булеви трансформации на обекти - събиране, изваждане, пресичане, събиране.

- Контрол на дебелината на линията във всеки мащаб на изображението.

Недостатъци на векторната графика:

- Голям размер на файла със сложни детайли на изображението. (Има случаи, поради многото сложни детайли размерът на векторното изображение е много по-голям от размера на неговото растрово копие)

- Трудност при прехвърляне на фотореалистично изображение (следва от първия недостатък)

Растерна графика.

Растерните графики са изображения, съставени от пиксели - малки цветни квадратчета, подредени в правоъгълна мрежа. Пикселът е най-малката единица от цифровото изображение. Качеството на растерното изображение директно зависи от броя на пикселите, от които се състои - колкото повече пиксели, толкова повече подробности можете да покажете. Няма да работи за увеличаване на растерно изображение чрез тъп увеличение - броят на пикселите не може да бъде увеличен, мисля, че много хора се убедиха в това, когато се опитаха да видят малки детайли в малка цифрова снимка, увеличавайки екрана; в резултат на това действие не беше възможно да се види нищо друго освен уголемяващите квадрати (това са само те - пиксели). Само агенти на ЦРУ в холивудските филми успяват да направят такъв трик, когато разпознават регистрационните табели чрез увеличаване на изображението от външна камера за наблюдение. Ако не сте служител на тази структура и не притежавате такова вълшебно оборудване, нищо няма да се получи.

Растерното изображение има няколко характеристики. За фотоапарата най-важни са: резолюция, размер и цветен модел.

Разделителната способност е броят на пикселите на инч (ppi - пиксел на инч) за описване на дисплея на екрана или dpi - точка на инч за отпечатване на изображения.

Размер - общият брой на пикселите в изображението, обикновено измерен в мегапиксели (мегапиксели), това е само резултатът от умножаването на броя на пикселите по височина по броя на пикселите в ширината на изображението.

Цветен модел - характеристика на изображение, която описва представянето му въз основа на цветни канали.

Предимства на растерната графика:

- Възможността за възпроизвеждане на изображения с всякаква сложност. Количеството детайли, възпроизведени в изображение, до голяма степен зависи от броя на пикселите.

- Точни цветови преходи.

- Наличието на много програми за показване и редактиране на растерни графики. По-голямата част от програмите поддържат едни и същи растерни файлови формати. Растерното изображение е може би най-старият начин за съхраняване на цифрови изображения.

Недостатъци на растерната графика:

- Голям размер на файла. Всъщност за всеки пиксел трябва да съхранявате информация за неговите координати и цвят.

- Невъзможността за мащабиране (по-специално увеличаване) на изображението без загуба на качество.