Компьютерная графика на ПЭВМ

В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если линии задана толщина, равная 0,15мм., то сколько бы мы ни увеличивали или не уменьшали рисунок, эта линия всё равно будет иметь только такую толщину, поскольку это одно из свойств объекта, жёстко за ним закреплённое. Распечатав чертёж на малом или большом формате бумаги, мы всегда получим линии одной толщины. Это свойство векторной графики широко используется в картографии, в конструкторских системах автоматизированного проектирования (САПР) и в автоматизированных системах архитектурного проектирования.

6. Фрактальная графика

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

Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник. Если построить равносторонний треугольник со стороной А, разделить каждую из его сторон на три отрезка, а затем на среднем отрезке стороны построить равносторонний треугольник со стороной, равной 1/3 стороны исходного треугольника, а на других отрезках построить равносторонние треугольники со стороной, равной 1/9А, то можно увидеть (повторяя с полученными треугольниками те же операции), что треугольники последних поколений наследуют свойства своих родительских структур. Так рождается фрактальная фигура.

Процесс наследования можно продолжать до бесконечности. Взяв такой бесконечный фрактальный объект и рассмотрев его в лупу или микроскоп, можно найти в нём всё новые и новые детали, повторяющие свойства исходной структуры.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путём часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

7. Основные понятия компьютерной графики

Разрешение экрана – это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Разрешение принтера – это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины.  Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения на заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения – это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задаётся при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображении и непрерывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.

Физический размер изображения может измеряться как в пикселах, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задаётся при создании изображения и хранится вместе с файлом.

8. Цветовое разрешение и цветовые модели

При работе с цветом используются понятия цветовое разрешение (его чаще называют глубиной цвета) и цветовая модель. Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отображать одновременно. Для кодирования чёрно-белого изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков. Два байта (16 битов) позволяет определить 65 536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используются три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 миллионов цветов. Этот режим называется True Color.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трёх. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK, HSB.

8.1. Цветовая модель RGB

В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим из трёх основных компонентов: красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными. Считается также, что при наложении одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. Совмещение трёх компонентов даёт нейтральный цвет (серый), который при большой яркости стремится к белому цвету.

Это соответствует тому, что мы наблюдаем на экране монитора, поэтому данную модель применяют всегда, когда готовится изображение, предназначенное для воспроизведения на экране. Если изображение проходит компьютерную обработку в графическом редакторе, то его тоже следует представить в этой модели. В графических редакторах имеются средства для преобразования изображений из одной цветовой модели в другую.

8.2. Цветовая модель CMYK

Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что их видят не в проходящем, а в отражённом свете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и  меньше отражает. Совмещение трёх основных красок поглощает почти весь падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти чёрным. В отличие от модели RGB увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а наоборот к её уменьшению. Поэтому для подготовки печатных изображений используется не суммирующая модель, а вычитающая. Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого:

ГОЛУБОЙ (Cyan)=БЕЛЫЙ – КРАСНЫЙ=ЗЕЛЁНЫЙ+СИНИЙ

ПУРПУРНЫЙ (Magenta)=БЕЛЫЙ-ЗЕЛЁНЫЙ=КРАСНЫЙ+СИНИЙ

ЖЁЛТЫЙ (Yellow)=БЕЛЫЙ-СИНИЙ=КРАСНЫЙ +ЗЕЛЁНЫЙ

Эти три цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные  цвета белого.

Существенную трудность в полиграфии представляет чёрный цвет. Теоретически его можно получить совмещением трёх основных или дополнительных красок, но на практике результат оказывается негодным. Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен четвёртый компонент – чёрный. Ему эта система обязана буквой К в названии (blacK).

8.3. Цветовая модель HSB

Некоторые графические редакторы позволяют работать с цветовой моделью HSB. Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, а модель CMYK – для типографий, то модель HSB наиболее удобна для человека. Она проста и интуитивно понятна.

В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Регулируя эти три компонента, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями.

Цветовая модель HSB удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание своими руками. Существуют такие программы, которые позволяют имитировать различные инструменты художника (кисти, перья, фломастеры, карандаши), материалы красок  (акварель, гуашь, масло, тушь, уголь, пастель) и материалы полотна (холст, картон, рисовая бумага и пр.). Создавая собственное художественное произведение, удобно работать в модели HSB, а по окончании работы его можно преобразовать в модель RGB или CMYK, в зависимости от того, будет ли оно использоваться как экранная или печатная иллюстрация.

9. Классификации компьютерной графики

В зависимости от размерности модели выделяют:

- двухмерную графику (2D);

- трёхмерную графику (3D).

С двухмерной графикой мы сталкиваемся постоянно. Все картинки на экране монитора двухмерны, поскольку каждый из элементов изображения описывается двумя координатами на плоскости (х, у). Мы всегда видим только неподвижное изображение в одном ракурсе. Чтобы рассмотреть объект со всех сторон, необходима его трёхмерная модель и возможность перемещаться (или перемещать объект) в пространстве. Такие средства предоставляют программы, работающие с 3D-графикой.

Трёхмерная графика, по сути, является векторной. Изображение хранится в памяти компьютера в виде описаний составляющих его объектов. Чтобы объект был трёхмерен, его поверхность предварительно строится, как каркасная конструкция (mesh – сетка, каркас), состоящая из пространственных узлов точек, задаваемых тремя координатами x, y, z, и рёбер, соединяющих эти узлы. Далее поверхности назначается обтягивающий её материал, описание свойств которого помимо цвета и фактура включает особенности отражения, рассеивания преломления и поглощения света. Объект помещается в трёхмерную сцену, которая может включать задний план (чаще всего растровое изображение). Трёхмерную сцену мы наблюдаем через камеру. На основе расчёта («rendering» - рендеринг) всех точек,  составляющих трёхмерную сцену, строится двухмерная растровая картинка. При перемещении объекта или точки наблюдения весь расчёт,  повторяется.

Любая графика может быть статистической (не изменяющейся во времени) и динамической (анимация).

Динамическая 3D-графика широко применяется в кинематографии (персонажи, спецэффекты, сложные трюки и т.д.) и в компьютерных играх, динамическая 2D-графика – в кино (мультфильмы) и в оформлении веб-страниц. В частности, на большинстве сайтов встречаются два основных вида анимации: растровая (GIF-анимация) и векторная (FLASH-анимация).

GIF-анимация получила своё название от формата файла GIF, способного хранить несколько различных изображений одновременно, а также информацию о параметрах их последовательного показа. С её помощью делаются динамические рекламные баннеры, смешные движущиеся картинки, «летающие» надписи и т.п. Этот тип анимации используется в веб-дизайне наиболее широко, так как исторически появился раньше, чем FLASH-анимация, и поддерживается всеми браузерами.

Векторная FLASH-анимация пока ещё поддерживается не всеми браузерами и менее распространена на просторах Интернета. Наиболее известным примером данной анимации является популярные «мультики» про Масяню.

Заключение

На мой взгляд, цель и задачи, обозначенные мной во введении, достигнуты с помощью таких пунктов, как: компьютерная графика в Интернете, основные понятия компьютерной графики, её классификация и виды.

              Современная графика немыслима без персонального компьютера. Теперь он стал доступен каждому образованному человеку. Чтобы научиться графике с его помощью, совсем не обязательно быть профессионалом.

              В заключении хотелось бы сказать о том, что компьютерная графика – это удобный инструмент не только для профессиональных дизайнеров, но и для людей тех профессий, у которых работа связана с использованием персонального компьютера.  Ведь всё чаще в общем потоке жизни мы оперируем именно графическими объектами, например, страница учебника или рекламный проспект, товарный знак или поздравительная открытка.

Список литературы

1.      Гохберг Г.С.  Информационные технологии / Под ред. Г.С. Гохберга, А.В. Зафиевского, А.А. Короткина. – М.: Академия, 2004. – 256 с.

2.      Луцкий С.А.  Изучаем Photoshop  / Под ред. С.А. Луцкого. – СПб: Питер, 2003. – 346 с.

3.      Могилев А.В.,  Н.И. Пак, Е.К. Хеннер  Информатика  / Под ред. Е.К. Хеннера. – М.: Академия, 2004. – 215 с.

4.      Симонович С.В., Евсеев Г.А., Алексеев А.Г. Специальная информатика. – М.: АСТ-ПРЕСС: Инфорком-Пресс, 2003. – 321 с.

5.      Симонович С.В.  Информатика. Базовый курс / Под ред. С.В. Симоновича. – СПб: Питер, 2007. – 274 с.

6.      Слетова Л.А.  CorelDrawX3 / Под ред. Л.А. Слетовой. – М.: Эксмо, 2007. – 64 с.