Растрлық және векторлық графиктер

`Қазақстан Республиксы  Білім және Ғылым министірлігінің 

Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университеті

 

 

 

 

 

      СӨЖ

          Тақырыбы: Растрлық және векторлық графиктер

 

 

 

 

                                                               

                                                                                   Орындаған: Совет Б.Р

                                                                               Тексерген: Сейтказина Г.С

 

 

 

 

                                      Семей 2015 жыл

 

 

• Растрлық графика

 
Растр термині мағынасы – арнайы тор көмегімен бейнені жеке ұяшықтарға қою. Растрлық бейне тор көзді қағаздың парағы сияқты және де әрбір тор бір түспен боялып, жиынтығы сурет құрайды. Бұл элементтер (торлар көздері) пиксель деп аталады. Пиксель деген ағылшынның екі сөзінен picture және element – pixel (сурет элементі) деген мағынаны білдіреді. Барлық растрлық бейнелер оның қиындығына қарамастан тек ғана пиксельдердің жиынтығы. Пиксельдер жолдар мен бағаналар түріне орналастырылады және ені мен биіктігі бірдей болады. Растрлық бейнелер компьютердің жадында тексеру нөмірінің мағыналарын серия ретінде сақтайды, олар жолдар бойымен солдан оңға қарай белгіленеді.

•  
  пиксель – растрлық бейненің жеке элементі
•  
  видеопиксель – монитор экранындағы бейне элементі
•  
  нүкте – баспа құрылғымен жасалатын жеке нүкте.

 
(принтермен, плоттермен, фотонаборлық автоматпен.)

Растрлық графикада маңызды орынды рұқсат алады. Олар төмендегідей бөлінеді:

 

•  
  экран разрешениесі
•  
  баспалық құрылғы разрешениесі
•  
  бейне (сурет) түп нұсқасының разрешениесі

 
Бейне түп нұсқасының разрешениесі (растр файлының) – бұл растрлық бейненің өзіндік қасиеті. Ол пиксель/дюйммен өлшенеді(ррі) және бенені графикалық редактор немесе сканер көмегімен құру (жасау) кезінде беріледі. Бейненің разрешениесінің мәні бейне файлында сақталады және оның физикалық өлшемі пиксельмен де және ұзындық бірлігімен де (мм, см, дюйм) өлшене алады. Мысалы, сканерленген бейненің өлшемі 300х300 пиксель болса, оның сканерленген кезіндегі разрешениесі 300 пиксель/дюйм болады, онда ол 1 дюйм (1х1 дюйм), тең болады егер бейне өлшемін қалдырып 300х300ppi, графиканы редактор көмегімен разрешениесін 2 есе азайтсақ (150 ppi) онда бейненің физикалық өлшемі 2 есе үлкейеді.

Түпнұсқаның разрешениесі бейне сапасы мен файл өлшемінің талаптарына байланысты. Егер сапасы жоғары болу үшін бейненің құру кезіне түпнұсқа разрешениесі жоғарғы болу керек. (мыс, сканерлеу кезінде).

Растрдың разрешениесін графикалық редактор көмегімен өзгерту арқылы бейненің сапасын жоғарылатуға болмайды, тек оның физикалық өлшемі мен сапасын төмендетуге ғана болады. Егер растрлық бейненің разрешениесін 2 есе үлкейтсек (мыс, 100-200 пикс/дюйм) файл өлшемі 4 есе үлкейеді.

Расторлық графика нүктелер жиынтығы (пиксель – pixel) арқылы сипатталады. Бұл нүктелер бір бірімен байланыста болмағандықтан, олардың әрқайсысының түсі мен координатын анықтау керек. Жай ғана мысал, екі-ақ түсті (ақ қара) бейнені сипаттаған кезде, әр пиксельдің түсін беру үшін екілік санау жүйесін пайдаланады: 0 – қара, 1 – ақ. Ал, 256 түсті бейнені сипаттаған кезде енді әр пиксельге 8-дік санау жүйесін қолданады (256=28). Суреттің сапасы жақсы болу үшін, әр пиксель үшін 24 разрядқа дейін қолданылады.

Растрлық бейнелердің тағы бір кемшілігі - бейне сапасы, пайдаланып отырған монитор пиксельдерінің өлшеміне де байланысты. Яғни кей мониторларда суреттің сапасы әдемі болып тұрса, екінші жерде ол ондай қасиеттен айырылады. Сапасы нашар суреттердің пикселін көбейтуге арналған бағдарламалар болғанымен олар да бұл проблеманы толық шеше алмайды.

Ал енді векторлық графика туралы сөз айтсақ..

Векторлық графика – орналасуын математикалық формулалар арқылы сипаттайтын қисықтар жиынтығынан туратын бейне. Мысалға, кез келген шеңберді бейнелеу үшін 3-4 сан ғана керек, радиус, центр координаттары, сызық қалыңдығы. Осыған байланысты, векторлық графика растрлық графикаға қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие:

• Математикалық формулалармен сипатталған суреттер, растрлық графикаға қарағанда жадыда аз орын алады.
• Бейнені өзіміз қалаған кез келген масштабқа сапасын жоғалтпай, өзгертуге болады.
• Кез келген платформаға еш «қатесіз» көшіруге болды.

Әрине, векторлық графиканың өзіне тән кемшіліктері болады, мысалға, реалға жақын суреттерді бейнелей алмаймыз. Мұндай мәселені шешімі, жан жақты қанағаттандыратын ортақ бір келісім керек. Мінекей, FLASH авторлары осы шешімді тиімді пайдаланды: тор бетін құру кезінде сіз тек қана векторлық емес растрлық бейнелерді де импорттауыңызға болады [1].

Түстік модельдің түсінігі

Түстік модельдер (color model) спектрдің анықталған түстік ауданын математикалық сипаттау үшін қолданылады. Көптеген компьютерлі түсті модельдер адамдар көзімен қабылданатын үш негізгі түстер қолдануға негізделген. Əр негізгі түске анықталған сандық код мəні меншіктеледі, содан кейін қалған түстердің барлығы негізгі түстер комбинациясы ретінде анықталады. Осындай тəсілді сүретшілер шектеулі түстер палитрасы базасында сүрет салу үшін қолданады. Түстік модельдер түсті математикалық ұсынылуына қарамастан əлсіз. Бірақ олар компьютерлік программада шығарылатын түстің бірмəнді анықталуы үшін қолданылу ыңғайлы. Егер мониторға R.255 G000 Б255 түсті сигналын жіберсек онда жақсы мониторда жақсы бір түс пайда болу керек. (берілген жағдайда ) өзінің негізінде не жатқанына тəуелсіз кез-келген модель үш талапты қанағаттандыруы керек:

• қандай болмасын нақты құрылғы мүмкіндіктеріне тəуелсіз, түстерді кейбір стандартты əдіспен анықтауды іске асыру ;
• қайта өңдейтін түстер диапазонын нақты беру;
• түстерді қабылдау механизімін ескері шағылысу немесе сəулелену.

Қазіргі графикалық дестелер керек түсті модельді таңдау үшін дамыған

интерфейстер орналасады. Ары қарай бұл бөлімде қазіргі графикалық дестелерде қолданылатын көптеген түстік модельдер толық қарастырылады [2, с 30].

Түстік модельдер типі

Графикалық дестелердің көпшілігі түстік модельдердің кең көлемімен

операцияларды олардың бір бөлігі арнайы мақсаттарға құрылған, ал келесі бөлігі-бояудың маңызды типтері үшін атап өтелік CMY, CMYK, RGB, HSB, HLS, Lab, YIQ жəне YCC. Əрекеттер принциптері үшін аталған түстік модельдерді үш класқа бөлуге болады.

• аддитивті (RCB), түстерді қоюға негізделген;
• субтрактивті (СМУ, СМУК) есептеу операциясының негізін құрайды (субрактивті синтез)
• перцепционды (HSB, HLS, Lab, YCC) қабылдауға қор жинайды.

Нақты түстік модельге көшпестен бұрын түс табиғатына тəн физикалық заңдылықтарға назар аударайық.

Аддитивті түстік моделдер

Аддитивті түсті əртүрлі түстер жарық сəулелерін біріктіру жолымен Грассман заңы негізінде алынады. Көптеген түстері үш негізгі түстік код көрінетін спектрдің компоненттерін араластырылғанда алынады. Мұндай түстер теорияда бастапқы түстер деп аталады, қызыл (Red), жасыл ( Green) жəне көк (Blue) түстер. Бастапқы түстерді жұпты араластырғанда екінші түстер пайда болады: көгілдір (Cyan), сары (Yellow) бастапқы жəне екінші түстер қорлық үстерге жатады. Көрінетін ( түстердің барлық спектрын алуға болатын түстерді қорлық түстер деп атайды. Аддитивті синтез көмегімен жаңа түстерді алу үшін əртүрлі комбинациялауға 2 негізгі түстерді қолдануға болады. Қызыл жəне жасыл түстерді қолданып екі бастапқы қорда жаңа түстерді алу сұлбасы келтіріледі. Қызыл жəне жасыл əртүрлі пайызды екі бастапқы шешім базасында түстерді жаңа түстер аддитивті синтез. Аддитивті түстер жарақаттану жүйелерінде видеожүйелерінде, фотоүлгілерінде, жазба құрылғыларында, мониторда, сканерде, сандық комераларда, кең қолданыс тапты. RGP модельдерді тұрғызу үшін қолданылатынбастапқы немесе Аддитивті түстердің тағы бір атауы. Кейде интенсивті жарықты түске қосқан кезде түстер көбейеді мұндай модельдерді қосатын немесе терминдер деп аталады, олар RGВ –модельді сипаттау үшін қолданылады [3, с 52].

Субрактивті түстік модельдер

Монитор экранына қарағанда жарық шағылысуына негізделген түстерді қайта өндіру, басылатын бет тек түсті ғана бейнелейді. Сондықтан бұл жағдайда RGB модель қолайсыз. Оның орнына басылатын түстерді сипаттау үшін субрактивті түстерге бағаланатын өсу моделі қолданылады.

Компьютерлік графиканың тағы бір түріне фрактальді графика жатады.

Фрактал (лат. Fractus- сынған, шағылған, үгітілген) – бірнеше бөліктен құрастырылған геометриялық фигураны білдіреді. Математикада фрактал асты деп метрикалық бөлшек, я болмаса, топологиядан ерекше метрикалық өлшемге ие евклидтік кеңістіктегі көптеген нүктелерді түсінеді. Математикада фрактал асты деп метрикалық бөлшек өлшеміне, я болмаса, топологиядан ерекше метрикалық өлшемге ие евклидтік кеңістіктегі көптеген нүктелерді түсінеді [4, с.123 ].

Бүгінгі күндерде графикалық редакторлардың қатарына AutoCAD жатқызуға болады. Бұл редактор – автоматты проекциялау жүйелері арасында ең мықтысы болып табылады. Техникалық проекциялаудың әртүрлі аймағында керек болған, кез-келген сызба жұмыстарын орындай алады. Программаның ішкі компоненттерінің жетілдіруінен басқа, көп жаңа функция пайда болды. Бұл функциялар қолданушының жұмыс уақытын қысқартып, сызба сызуды біршама жеңілдетті. Келесі суретте AutoCAD бағдарламасының интерфейсі көрсетілген.

AutoCAD-тың бірінші  версиясы 1982 жылдары жарық көрді  және ол DOS жүйесінде жұмыс істеген  болатын. Бұл шынында дербес компьютерде  жақсы жұмыс істейтін алғаш  рет автоматты проекциялау программасы  болды. Ол кездерде бұл сияқты  жүйелер мықты жұмыс станциялары  ғана қолданылған. Бірінші версияның  басты ерекшелігі, файлдардың көбісі, ASCII форматындағы жай мәтіннен  құрылған [4].

Жоғарыда айтылып өткендей, AutoCAD қолданымда ең көп болған программа, түрлі техникалық жобалау аймағында сапалы түрде жұмыс істеуге мүмкіндігі бар графикалық программалық жүйе. Латындық емес тілдерді қолданғандар да бұл программаға тез арада үйрене алады. Сол себебі AutoCAD дүниежүзінде бәсекелестіктерден тыс болып, ол дүниенің 150 мемлекетінде қолданылады және 2 миллионнан астам регистрацияланған қолданушыға ие.

AutoCAD 2002 түрлі  техника облыстарында, ерекшеленген  ақпараттық жүйелерде қолданылады:

• архитектуралық жүйелердеде;
• машина жасау саласында;
• географиялық ақпараттық жүйелерде;
• ресурстарды бақылау автоматты жүйелерде;
• электротехника және электроникада;
• мультимедиа жүйелерінде;

AutoCAD жеңіл көрінуі  мүмкін, бірақ бұл программаның  да қиын жерлері бар. AutoCAD өте  үлкен программа болғандықтан, оны 20-30 бетте толығымен ашу мүмкін  емес. Бұл программаға жүздеген, мыңдаған бетті кітаптар шығарылып  жатыр. Сондықтан AutoCAD-ң ең маңызды  жерлерін зерттейік. 

 

 

 

 

 

 

Мәліметтер базасы шындықтың моелі бола алады. Кеңістіктік ақпараттарды 3 концептуальдық модельдерге бөледі, олар шындықты әртүрлі әдістермен көрсетуге негізделген.

- нысанды-бағдарлық көрініс-кеңістіктің  бәрін жеке нысандар түрінде  үздіксіз көрсетеді.

- сызықтық-буындық немесе  желілік – бұл көрініс нысандар  арасындағы байланыстар мен жолдарды  көрсетеді.

- географиялық полылар  – үздіксіз таралған ауыспалы  көрініс береді, оны кеңістіктің  барлық нүктесінде бағалауға  болады. Мысалы: жер бетінің биіктігі.

Көптеген кеңістіктік нысандарды сандық мәліметтер базасына көрсету үшін бейнелеуді мәліметтер моделі деп атайды.

Мәліметтер моделі векторлық және расторлық болып бөлінеді.

Векторлық модель – жұп координаталар жиынтығынан тұратын кеңістік нысандардық сандық көрінісі. Ол нысанның «геометриясын» және оның кеңістіктік локализациясын (жайылтушылық) суреттейді.

Векторлық түрде әдетте топогрфиялық мәліметтерді жинайды. Оның бір түрі нысанның векторлық-топологиялық көрінісі, бұл нысандардың өзара араласуын (топологиялық байланысын) суреттейді: оң жағында, сол жағында, ішінде, жалғасып жатыр, т.б.

Расторлық модель – кеңістіктік нысандардың үздіксіз ұяшықтар түріндегі сандық көрінісі. Растр бейне элементтерінің (пиксель) матрицасынан тұрады. Растр өлшемі бейнеленетін нысанның қиындығы мен масштабына байланысты таңдалады.

Пиксель деген ағылшынның екі сөзінен picture және element – pixel (сурет элементі) деген мағынаны білдіреді.

Компьютердің жадында пикселдердің нөмерлері сақталады.

Көптеген ГАЖ-дің мәліметтер базасында кеңістік нысандарды бейнелеуге қолданатын тәсіл – қабаттық тәсіл. Мұнда әрбір қабат бір құбылыстыңөзгерістерін көрсетеді, ал регистрация тәсілі векторлық және расторлық болуы мүмкін.

Позициялық және аналетикалық ақпарат. Кеңістік мәліметтер дәстүрлі түрде екіге бөлінеді – позициялық және атрибутивтік (семантикалық) мәліметтер.

Позициялық ақпарат нысандардың жағдайын екі және үш өлшемді кооординаталық кеңістікте суреттейді – географиялық (x,y) және декарттық (x,y,z). Нысандардың сандық және сапалық сипаттары және олардың семантикалық позициялық емес ақпараттарға жатады. Бұл ақпараттар атрибутивтік деп аталады және тексттік немесе сандық түрде көрсетіледі. Нысандардың әрқашан дерлік атрибутивтік параметрлері бойынша кодталады және танылады. Мысалы: жол – грунттық немесе шоссе, горизонтал биіктігімен т.б.