Основы компьютерной графики

Технологии обработки графической информации

Компьютерная графика - специальная область информатики, занимающаяся методами и средствами создания, преобразования, обработки, хранения и вывода на печать изображений с помощью цифровых вычислительных комплексов.

ИСТОЧНИКИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ

Основные понятия компьютерной графики

Разрешение – определяется количеством точек (пикселов) изображения на единицу длины (пиксел на дюйм, dpi).

Экранное разрешение зависит от характеристик монитора и настроек операционной системы и видеоадаптера компьютера.

Разрешение экрана определяется количеством пикселов по горизонтали и вертикали экрана.

Примеры: 1024*768 или 1680*1050

Разрешение печатающего устройства определяется количеством точек, напечатанных на единице длины.

Примеры: 300 точек на дюйм, 150точек на дюйм

Для печати полиграфических изданий необходимо разрешение – не менее 300 т/д, для экранной графики, предназначенной для публикаций в Интернете или просто отображения на экране монитора, достаточно разрешения 72 точки на дюйм.

Основные понятия компьютерной графики

Цвет в компьютерной графике

Способ разделения цвета на составляющие компоненты называется цветовой моделью .

При выборе цветовой модели нужно знать предназначение изображения – экранное или для печати на бумаге.

В зависимости от того, для чего предназначено изображение, определяют тип используемой цветовой модели.

RGB

CMYK

HSB

Модели цвета

• Цветовой охват - это диапазон цветов, который может быть воспроизведен каким-либо способом. Часть из того, что воспринимает глаз, может передать монитор (на экране, например, нельзя точно воспроизвести чистые голубой или желтый цвет). Часть из того, что передает монитор, можно напечатать (за исключением очень светлых тонов). Каждый из цветовых охватов выражен своей моделью цвета.
• Модель цвета - это математическое описание цвета. Ни одна из моделей неидеальна, поэтому на практике применяют ту или другую подходящую для данного случая.

Устройство моделей цвета

• В каждой из моделей принято несколько базовых компонентов (например, базовые цвета). Каналы - это базовые компоненты модели. Цвета, которые можно описать, используя данную модель, образуют цветовое пространство модели (иначе говоря, цветовой охват).
• Самые известные цветовые модели: RGB, СМУ (она же СМУК), Lab (лучше всех описывает человеческое зрение), HSB (упрощенная модель RGB).

Самостоятельная работа

Цветовая модель

Каналы -базовые компоненты

RGB

Результат смешивания каналов

СМУК

Где используется

Lab

HSB

Модель RGB

Модель RGB - это базовая модель компьютерного дизайна, потому что она используется при цифровой фотографии, сканировании и выводе рисунка на экран монитора. Модель RG В описывает излучаемые цвета.

Существуют три базовых канала модели RGB:

• • Red (R) - красный;
• • Green (G)- зеленый;
• • Blue (В) - синий.

Эти три цвета человек воспринимает непосредственно, остальные цвета получаются смешением базовых. Например, смешение красного и зеленого дает желтый цвет. При сложении двух базовых каналов результат получается светлее. Цвета RGB складываются как лучи света.

Результат смешивания каналов RG В:

• • при полном отсутствии света (нулевые значения каналов) получается черный цвет (ночь);
• • смешивание всех каналов в равной пропорции дает серый цвет (сумерки);
• • максимальные значения всех каналов дают белый цвет (луч солнца = день)

Модель СМУК

Модель СМУК используется в типоrрафике, поэтому ее цветовой охват уже, чем у RGB. СМУК описывает не излучаемые, а цвета, интенсивность которых всегда меньше . ( Например, сравните красную бумагу и красную лампочку: красный цвет на бумаге всегда тусклее, чем свет красной лампочки). При смешивании каналов СМУК результат всегда темнее, поскольку каждый из цветов поглощает часть спектра. Каналы СМУК образуются в результате вычитания каналов RGB из белого цвета, т. е. из полного спектра.

Имеются четыре базовых канала модели СМУК:

• • Cyan (С)- голубой (белый минус красный);
• • Magenta (М) - пурпурный (белый минус зеленый);
• • Yellow (У)- желтый (белый минус синий);
• • Black (К) - черный.

Результат смешивания каналов СМУК:

• • смешивание максимальных значений трех каналов (СМУ) должно давать черный цвет (смешайте все темные краски на бумаге!), но в реальности получается грязно-коричневый оттенок, поэтому на практике добавляют чистую черную краску, поэтому модель называется СМУК;
• • при полном отсутствии краски (нулевые значения каналов) получается белый цвет (белая бумага);
• • смешивание всех цветов в равных пропорциях дает оттенок серого цвета .

Самостоятельная работа

Цветовая модель

Каналы -базовые компоненты

RGB

Результат смешивания каналов

СМУК

Где используется

Lab

HSB

Особенности растровой графики

Под растровым (bitmap, raster) понимают способ представления изображения в компьютерной графике в виде совокупности отдельных точек различных цветов или оттенков .

Пиксель - неделимая точка в графическом изображении. Пиксель характеризуется прямоугольной формой и размерами, определяющими пространственное разрешение изображения

Достоинства растровой графики

• Возможность получения фотореалистичного изображения высокого качества в различном цветовом диапазоне; Легкость получения растровых изображений и возможность автоматизации; Абсолютная свобода редактирования изображения. Основным недостатком растровых изображений является большой размер файлов, что увеличивает требования, как к объемам устройств памяти, так и к их быстродействию.

Основные характеристики растровой графики

Разрешение при печати

Разрешение изображения

Разрешение дисплея

Основные характеристики растровой графики

• Разрешение изображения – определяет насколько точно будут воспроизведены детали изображения. Чем выше разрешение, тем выше качество печати и тем больше объем данных изображения. Разрешение выражается в dpi (Dots Per Inch – Точках на дюйм). . Например, разрешение 400 dpi означает, что в каждом дюйме присутствует 400 точек. Размер одной точки составляет примерно 63,5 микрон (0,0635 мм.)

Основные характеристики растровой графики

Разрешение дисплея – это степень резкости изображения, показываемого на дисплее. Разрешение дисплея измеряется в dpi (точек/дюйм).

Основные характеристики растровой графики

• Разрешение при печати – работа цветного струйного принтера основана на распылении чернильных частиц на бумажный или какой- либо другой носитель, используемый для печати. Разрешение при печати выражается числом чернильных частиц, которые можно распылить на один дюйм (примерно 2,54 мм.) бумаги. Например, разрешение 1440 dpi означает, что на длине одного дюйма бумаги будет распылено 1440 чернильных частиц. Чем больше число чернильных частиц, тем точнее воспроизводятся детали изображения. Однако при этом соответственно возрастает и время печати.

Особенности векторной графики

• Для векторной графики характерно разбиение изображения на ряд графических примитивов – точка, прямая, ломаная, дуга, полигон. Таким образом, появляется возможность хранить не все точки изображения, а координаты узлов примитивов и их свойства (цвет, связь с другими узлами и т.д.).

Достоинства векторной компьютерной графики

• Экономия в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик несильно увеличивает размер файла. Объекты векторной графики просто трансформируются и ими легко манипулировать, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения.
• Векторная графика максимально использует возможности разрешающей способности любого выводного устройства: изображение всегда будет настолько качественным, на сколько способно данное устройство.

Недостатки векторной компьютерной графики

• Программная зависимость: каждая программа сохраняет данные в своем собственном формате, поэтому изображение, созданное в одном векторном редакторе, как правило, не конвертируется в формат другой программы без погрешностей.
• Сложность векторного принципа описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации и сконструировать устройство подобное сканеру для растровой графики.
• Векторная графика действительно ограничена в чисто живописных средствах и не предназначена для создания фотореалистических изображений.

Особенности фрактальной графики

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.

Фрактальная графика