Компьютерная графика

 

                                                             План

  Введение …………………………………………………………………………………………2 стр.  

Компьютерная графика  ………………………………………………………………...3 стр.  

Графические модели …………………………………………………………….………3-5 стр.

  Палитра …………………………………………………………………………………………… 5-6 стр.  

Цвет ……………………………………………………………………………………….……… 6 стр.  

Растровая графика, общие сведения …………………………………………... 7-9 стр.  

Векторная графика, общие сведения ……………………………………..…..9-11 стр.

  Понятие фрактала и история появления фрактальной графики  …11-12 стр.

  Физические и логические пиксели ……………………………………………….12-13 стр.

  Заключение……………………………………………………………………………….…….14 стр.

  Список используемой литературы…………………………………………………….15 стр.

 

 

 

 

 

 

Введение

Введение Компьютерная графика  появилась достаточно давно - уже  в 1960-х годах существовали полноценные  программы работы с графикой. Сегодня  принято пользоваться терминами  «компьютерная графика» и «компьютерная  анимация». Понятие «компьютерная  графика» объединяет все виды работ  со статическими изображениями, «компьютерная  анимация» имеет дела с изображениями, которые динамически изменяются. Настоящего широкого развилку компьютерная графика испытала с появлением персональных компьютеров «Macintosh» (МАС) фирмы Apple, которые специально определялись для нужд полиграфии. Именно для платформы МАС стали появляться первые специализированные операционные системы и графические редакторы. Но случилось так, что настоящими «массовом» компьютерами стали компьютеры класса IBM / PC (РС). Тогда большинство обычных сегодня для многих оболочек и редакторов начали воспроизводиться на базе графического опыта МАС, но переведенные для компьютеров PC. Так появилась знаменитая операционная система Windows, а также очень большое количество привычных для пользователей компьютеров РС пакетов, разноплановых программ и редакторов (например:QuickTime, PageMaker, почти все продукты корпорации Adobe и многие другие). В настоящее время, благодаря грандиозному развитию компьютерной техники, некоторые стороны нашей жизни невозможно представить себе без применения компьютерных технологий, в том числе без компьютерной графики.

 

 

 

                                                   

Компьютерная графика — это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений спомощью ЭВМ, т.е. это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

В компьютерной графике рассматриваются  следующие задачи:

—         представление изображения в компьютерной графике;

—         подготовка изображения к визуализации;

—         создание изображения;

—         осуществление действий с изображением.

Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения  графической информации с помощью  компьютера. Под графической информацией  понимаются модели объектов и их изображения.

В случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, то говорят об интерактивнойкомпьютерной графике, т.е. способность компьютерной системы создавать графику и вести диалог с человеком. В настоящее время почти любую программу можно считать системой интерактивной компьютерной графики. 

Графические модели.

3 основных  класса графических моделей изображения: 1) векторная модель (объектная); 2) пиксельная (растровая); 3) сетчатая (каркасная);

 Векторная  модель: в ней используются структуры данных, которые соответствуют объектам. В КГ векторную графику используют для построения прямых многоугольников или кривых, либо любых других объектов, которые м.б. созданы на их основе. Векторные данные задаются с помощью определенных в численном виде ключевых точек. С векторными данными всегда связана инф-я об атрибутах (цвет, толщина линий) и набор соглашений, позволяющих программе начертить требуемые объекты. Соглашения м.б. заданы в явном и неявном виде, они программно зависимы. Пример:

линия; прямоугольник; сплайн-объект.

В графике термин «вектор» используется для обозначения части линии  и задается конечным набором точек.

 Растровая  модель — в ней изображение описывается попиксельно, а не отдельными объектами. Растровые данные представляют собой набор числовых значений, определяющих цвета отдельных пикселей. Растр — правильная сетка, покрывающая всю поверхность изделия. Пиксели - это цветовые точки, расположенные на правильной сетке и формирующие образ. Хотя мы и говорим, что растр это массив пикселей, технически, растром являются числовые значения, задающие соответствующие цвета отдельных пикселей на устройстве вывода. Для обозначения числового значения в растровых данных соответствующего цвета пикселя в изображении применяется термин пиксельное значение. Пример растровых данных:

чёрный цвет - нулевая интенсивность, белый цвет — максимальная интенсивность.

Раньше для представления числовых значений использовался термин «bitmap», «pixmap». Термин «bitmap»используется для обозначения массивов пикселей, независимо от типа ,а термин «битовая глубина» используется для указания размеров этих пикселей, выраженная в битах или байтах. Битовая глубина определяет кол-во возможных цветов пикселя:1 бит=2 цвета(0 или 1),4 бита=16 цветов (0000,0001,...1111), 8, 16, 24, 32, 48 бит/пиксель.

Обе они предназначены для представления  в памяти ПК 2-хмерного изображения, поэтому эти 2 изображения считают  моделями.

 Сетчатая  модель — 3-хмерная модель. Используется тогда, когда меняется ракурс изображения сцены или взаимное расположение объектов изображения.

Сетчатая модель представляется в  памяти ПК не изображение, а 3-хмерные  геометрические объекты, при проецировании  которых на ту или иную плоскость  изображение получается автоматически. В этой модели объекты представлены в виде пустотелых, не имеющих физической толщины оболочек, составленных из многозначных плоских граней (параллелограмм, шар, пирамида — надо эти три фигуры нарисовать). Физическим аналогомявляется каркас фигуры, отсюда второе название «каркасная», либо — «полигональная». Основными структурными единицами сетчатой модели является вершина, ребра, грани и полигоны. 

Палитра

Палитра (карта цветов, индексов, таблица цветов) — представляет собой одномерный массив цветовых величин. С помощью палитры цвета задаются косвенно, посредством указания их позиции в массиве. При использовании этого способа данные записываются в файл в виде индексов. В таких файлах: косвенные или псевдоданные. Палитра включается в тот же самый файл, что и изображение и каждое пиксельное значение рассматривается как индекс в палитре и содержит одно число. Программа визуализации, прочитав индекс, обращается к палитре для определения цвета. Полученное значение цвета для определения пикселя на устройстве схемы.

 Цвет.

Рецепторы человеческого глаза  различает цветовое излучение в  диапазоне длины волны от 380 до 770 нм. Волны различной длины воспринимаются человеческим глазом по-разному. Система  визуализации восприятия легче различает  близко расположенные цвета, особенно, если они разделены видимым объектом. Для восприятия цвета важное значение имеет то, как этот цвет получен. На данный момент не существует идеальной цвет модели для представления цвета из-за разного способа его получения на различных устройствах. Всё множество цветов, которое получится путём смешивания основных цветов, образуют цветовую гамму. В графических файлах для представления цветов используется цветовые модели: аддитивная и субтрактивная и т.д.

Чтобы передать цвет нужно задать несколько значений (обычно3), определить интенсивность каждой из основных цветов, которые смешивают для получения  составных цветов.

Суммарное количество двоичных разрядов, которая отводится для представления информации одного пикселя называют цветовой разрешающей способностью или битовой глубиной. Она измеряется в бит/пиксель (bit per pixel) и количество максимального отображения цвета определяется по формуле 2ⁿ , где n- битовая глубина. # 8 bpp=256 цветов [ 2 ⁸].

 Растровая  графика, общие сведения

Компьютерное растровое изображение  представляется в виде прямоугольной  матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.

Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне необходимо указать цвет каждой точки эллипса и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек — чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины — разрешением (обычно, точек на дюйм — dpi или пикселей на дюйм — ppi).

Растровые изображения напоминают лист клетчатой бумаги, на котором  любая клетка закрашена либо черным, либо белым цветом, образуя в совокупности рисунок. Пиксел — основной элемент растровых изображений. Именно из таких элементов состоит растровое изображение, т.е. растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек (пиксели), расположенных на сетке.

При редактировании растровой графики  Вы редактируете пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к «разлохмачиванию» краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.

Кроме того, качество характеризуется  еще и количеством цветов и  оттенков, которые может принимать  каждая точка изображения. Чем большим  количеством оттенков характеризуется  изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и — 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем  больше размер файла.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей  или оттенков. К сожалению, масштабирование  таких картинок в любую сторону  обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно  при уменьшении визуальных размеров самой картинки — т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости  изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя  и более граничащими цветами.

С помощью растровой графики  можно отразить и передать всю  гамму оттенков и тонких эффектов, присущих реальному изображению. Растровое  изображение ближе к фотографии, оно позволяет более точно  воспроизводить основные характеристики фотографии: освещенность, прозрачность и глубину резкости.

Чаще всего растровые изображения  получают с помощью сканирования фотографий и других изображений, с  помощью цифровой фотокамеры или  путем "захвата" кадра видеосъемки. Растровые изображения можно  получить и непосредственно в программах растровой или векторной графики путем преобразовании векторных изображений.

 Векторная  графика, общие сведения

Векторная графика описывает изображения  с использованием прямых и изогнутых  линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.

 Пример векторной графики

В отличие от растровой графики  в векторной графике изображение  строится с помощью математических описаний объектов, окружностей и  линий. Хотя на первый взгляд это может  показаться сложнее, чем использование  растровых массивов, но для некоторых  видов изображений использование  математических описаний является более  простым способом.

Ключевым моментом векторной графики  является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для объекта. Это позволяет  компьютерным устройствам вычислять  и помещать в нужном месте реальные точки при рисовании этих объектов. Такая особенность векторной  графики дает ей ряд преимуществ  перед растровой графикой, но в  тоже время является причиной ее недостатков.

Векторную графику часто называют объектно—ориентированной графикой или чертежной графикой. Простые объекты, такие как окружности, линии, сферы, кубы и тому подобное называется примитивами, и используются при создании более сложных объектов. В векторной графике объекты создаются путем комбинации различных объектов.

Для создания векторных рисунков необходимо использовать один из многочисленных иллюстрационных пакетов. Достоинство  векторной графики в том, что  описание является простым и занимает мало памяти компьютера. Однако недостатком  является то, что детальный векторный  объект может оказаться слишком  сложным, он может напечататься не в  том виде, в каком ожидает пользователь или не напечатается вообще, если принтер  неправильно интерпретирует или  не понимает векторные команды.