Компьютерная графика


Содержание

Основные виды компьютерной графики

Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения и отображения изображения на плоскости монитора. Как и в любом другом искусстве в компьютерной графике есть свои специфические виды графических изображений.

К ним относятся:

  • растровое изображение;
  • векторное изображение;
  • трехмерное изображение;
  • фрактальное изображение;

Есть еще и символьное изображение. О нем речь не пойдет, потому что оно устарело и на сегодняшний день практически не используется. Дизайнеры работают с каждым изображением по-разному, используя различные графические пакеты программ.

Растровая графика
Надо сказать, что этот вид графики наиболее распространен, а связанно это, в первую очередь, с особенностями восприятия человеком изображения. Свет, отражённый от поверхности предмета проецируется на сетчатку глаза, где он воспринимается миллионами светочувствительных клеток глаза. Происходит кодирование светового сигнала, он разбивается на множество частей, которые в свою очередь попадают в мозг, где и воспринимается как объёмный предмет.

Тот же процесс напоминает и растровая графика при демонстрации на мониторе компьютера, только в обратном порядке. Растровая графика напоминает нам лист клетчатой бумаги или шахматную доску, на которой любая клетка закрашивается определенным цветом, образуя (в совокупности) рисунок. Основной минимальный элемент растровых изображений — точка, еще она называется пиксель.

Его мы можем сравнить с одной клеточкой бумаги. Из множества пикселей (клеточек) и состоит растровое компьютерное изображение. А вот Растр – это сетка или матрица, которая состоит из точек (пикселей). Растр имеет очень много различных характеристик, которые фиксируются компьютером. Нужно помнить две важные характеристики: размер и расположение пикселей – характеристики, которые фиксируются компьютером. Файл растровых изображений должен их сохранить, чтобы создать картинку.

Еще одна важная характеристика для растровых изображений — цвет. Так, например, изображение описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки. Вы видели мозаичное панно? Так вот, в растровой графике эти действия похожи на создание изображения в технике мозаики. Более подробно о растровой графике мы поговорим на третьем уроке, который называется «Растровая графика».

Векторная графика
Чем же интересно векторное изображение, используемое в компьютерной графике? Во-первых, с помощью векторной графики можно решить много художественно-графических задач. Во-вторых, возможность масштабирования векторного изображения без потери качества может быть ценна, например, при создании большой по размеру рекламы. Увеличение или уменьшение объекта производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. Любое векторное изображение можно представить в виде набора векторных объектов, расположенных определенным образом друг относительно друга.

Векторное изображение можно сравнить с аппликацией, состоящей из кусочков цветной бумаги, наклеенных (наложенных) один на другой. Однако, в отличие от аппликации, в векторном изображении легко менять форму и цвет составных частей. Векторный графический объект включает два элемента: контур и его внутреннюю область, которая может быть пустой или иметь заливку в виде цвета, цветового перехода (градиента), или мозаичного рисунка. Контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым.

Контур в векторном объекте выполняет двойную функцию. С помощью контура можно менять форму объекта. Контур векторного объекта можно оформлять (тогда он будет играть роль обводки), предварительно задав его цвет, толщину и стиль линии. Именно этот вид изображений в компьютерной графике называют объектно-ориентированным. Почему? А потому, что каждый элемент изображения представляет собой отдельный объект, у которого можно изменить контур, заливку цветом, пропорции.

Возможность редактирования (изменения) контура может применяться при работе над дизайном изделия из стекла, керамики и вообще пластичных материалов. Очень хорошо применять векторное изображение при разработке орнамента (в круге, квадрате, полосе, овале) для украшения декоративного изделия (слайд-шоу из орнаментов). Разработав всего один элемент орнамента, его можно много раз повторить (размножить) без дополнительной прорисовки, сэкономив много времени для другой работы. Особенно важно, что векторное изображение изначально позволяет выполнять точные геометрические построения, следовательно, чертежи и другую конструкторскую документацию

К большому сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или множеством мелких элементов, например, фотографий. Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или множеством графических элементов (примитивов), каждый из которых является формулой. Все это приводит к большому файлу. Файлы растровых изображений имеют гораздо больший размер, чем векторные, так как в памяти компьютера каждый из объектов этой графики сохраняется в виде математических уравнений. При этом параметры каждой точки в файле растровой графики задаются индивидуально. Вот откуда такие огромные размеры файлов в этой графике.

Остается добавить, что наиболее популярными графическими программами, предназначенными для обработки векторных изображений, являются Adobe Illustrator и CorelDRAW.

Трехмерная графика
Ее еще называют объектно-ориентированной. Это позволяет изменять как все элементы трехмерной сцены, так и каждый объект в отдельности. Применяется она при разработке дизайн-проектов интерьера, архитектурных объектов, в рекламе, при создании обучающих компьютерных программ, видео-роликов, наглядных изображений деталей и изделий в машиностроении и т. д. В трехмерной графике изображения (или персонажи) моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве, в природной среде или в интерьере, а их анимация позволяет увидеть объект с любой точки, переместить в искусственно созданной среде и пространстве, разумеется, при сопровождении специальных эффектов.

Эти свойства трехмерной графики позволяют создавать и кинопродукцию профессионального качества. Интересно, что в процессе разработки трехмерной графики и ее анимации человек выступает в качестве режиссера и оператора, поскольку ему приходится придумывать сюжет, содержание и композицию каждого кадра и распределять движение объекта или объектов сцены не только в пространстве, но и во времени. Что же требует трехмерная графика от человека? В первую очередь, умение моделировать различные формы и конструкции при помощи программных средств, а также знания ортогонального (прямоугольного) и центрального проецирования. Последнее называется перспективой.

Фрактальная графика
Этот вид компьютерной графики является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся и перспективных. Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия. В основу метода построения изображений во фрактальной графике положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников.�

О каждом из представленных видов компьютерной графики будет более подробно рассказано в следующих уроках.

Основные понятия компьютерной графики.

Компьютерная графика – раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощи компьютерной техники. Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают четыре вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика, трёхмерная и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

В компьютерной графике с понятием разрешения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.

Разрешение экрана – это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах (точках) 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 при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения – это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм – dpi и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера.

Физический размер изображения определяет размер рисунка по вертикали (высота) и горизонтали (ширина) может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

При работе с цветом используются понятия: глубина цвета (его еще называют цветовое разрешение) и цветовая модель.

Для кодирования цвета пиксела изображения может быть выделено разное количество бит. От этого зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Чем больше длина двоичного кода цвета, тем больше цветов можно использовать в рисунке. Глубина цвета – это количество бит, которое используют для кодирования цвета одного пиксела. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела.

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 трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK, НSB.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10530 — | 7319 — или читать все.

Виды компьютерной графики. Компьютерная графика — раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощт компьютерной техники

Компьютерная графика — раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощт компьютерной техники. Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают четыре вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика, трёхмерная и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете применяют растровые иллюстрации в тех случаях, когда надо передать полную гамму оттенклв цветного изображения.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.

Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинемотографии и компьютерных играх.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселом. Каждый пиксел растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных — это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

Как в растровой графике основным элементом изображения является точка, так в векторной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая). Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.
Линия — это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой. Мы сказали, что объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер. Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойстьа, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Фрактал — это рисунок, который состоит из подобных между собой элементов. Существует большое количество графических изображений, которые являются фракталами: треугольник Серпинского, снежинка Коха, «дракон» Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики есть то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы.

Трёхмерная графика (3D-графика) изучает приёмы и методы создания объёмных моделей объектов, которые максимально соответствуют реальным. Такие объёмные изображения можно вращать и рассматривать со всех сторон. Для создания объёмных изображений используют разные графические фигуры и гладкие поверхности. При помощи их сначала создаётся каркас объекта, потом его поверхность покрывают материалами, визуально похожими на реальные. После этого делают осветление, гравитацию, свойства атмосферы ии другие параметры пространства, в котором находиться объект. Для двигающихся объектом указывают траекторию движения, скорость.

Основные понятия компьютерной графики


В компьютерной графике с понятием разрешения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.
Разрешение экрана — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах (точках) 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 при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.
Разрешение изображения — это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм — dpi и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Так, для просмотра изображения на экране достаточно, чтобы оно имело разрешение 72 dpi, а для печати на принтере — не меньше как 300 dpi. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения.
Физический размер изображения определяет размер рисунка по вертикали (высота) и горизонтали (ширина) может измеряться как в пикселах, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом. Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселах, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает. Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.
Физический размер и разрешение изображения неразрывно связаны друг с другом. При изменении разрешения автоматически меняется физический размер.

При работе с цветом используются понятия: глубина цвета (его еще называют цветовое разрешение) и цветовая модель.
Для кодирования цвета пиксела изображения может быть выделено разное количество бит. От этого зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Чем больше длина двоичного кода цвета, тем больше цветов можно использовать в рисунке. Глубина цвета — это количество бит, которое используют для кодирования цвета одного пиксела. Для кодирования двухцветного (черно-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) позволяют определить 65536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используются три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 млн цветов. Этот режим называется True Color. От глубины цвета зависит размер файла, в котором сохранено изображение.

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 трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK, НSB.

Цветовая модель RGB

Наиболее проста для понимания и очевидна модель RGB. В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными.

Считается также, что при наложении одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. Совмещение трех компонентов дает 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.

Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонентов называют аддитивным методом. Он применяется всюду, где цветное изображение рассматривается в проходящем свете («на просвет»): в мониторах, слайд-проекторах и т.п. Нетрудно догадаться, что чем меньше яркость, тем темнее оттенок. Поэтому в аддитивной модели центральная точка, имеющая нулевые значения компонентов (0,0,0), имеет черный цвет (отсутствие свечения экрана монитора). Белому цвету соответствуют максимальные значения составляющих (255, 255, 255). Модель RGB является аддитивной, а ее компоненты: красный (255,0,0), зеленый (0,255,0) и синий (0,0,255) — называют основными цветами.

Цветовая модель CMYK

Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что их видят не в проходящем, а в отраженном свете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает. Совмещение трех основных красок поглощает почти весь падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти черным. В отличие от модели RGB увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а наоборот к ее уменьшению.

Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная (суммирующая) модель, а субтрактивная (вычитающая) модель. 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 (0,255,255)
пурпурный (сиреневый) (Magenta) = Белый — зелёный = красный + синий (255,0,255)
жёлтый (Yellow) = Белый — синий = красный + зелёный (255,255,0)
Эти три цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого.
Существенную трудность в полиграфии представляет черный цвет. Теоретически его можно получить совмещением трех основных или дополнительных красок, но на практике результат оказывается негодным. Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен четвертый компонент — черный. Ему эта система обязана буквой К в названии (blacK).

Илон Маск рекомендует:  Что такое код pdf_end_template

В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученое на компьютере, перед печатью разделяют на четыре составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называется цветоделением. Современные графические редакторы имеют средства для выполнения этой операции.
В отличие от модели RGB, центральная точка имеет белый цвет (отсутствие красителей на белой бумаге). К трем цветовым координатам добавлена четвертая — интенсивность черной краски. Ось черного цвета выглядит обособленной, но в этом есть смысл: при сложении цветных составляющих с черным цветом все равно получится черный цвет. Сложение цветов в модели CMYK каждый может проверить, взяв в руки голубой, серневый и желтый карандаши или фломастеры. Смесь голубого и желтого на бумаге дает зеленый цвет, сереневого с желтым — красный и т.д. При смешении всех трех цветов получается неопределенный темный цвет. Поэтому в этой модели черный цвет и понадобился дополнительно.

Цветовая модель НSB

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. Оттенок цвета указывает номер цвета в спектральной палитре. Насыщенность цвета характеризует его интенсивность — чем она выше, тем «чище» цвет. Яркость цвета зависит от добавления чёрного цвета к данному — чем её больше, тем яркость цвета меньше.

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. Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому (нейтральному) цвету, а точки по периметру — чистым цветам. Направление вектора определяет цветовой оттенок и задается в модели HSB в угловых градусах. Длина вектора определяет насыщенность цвета. Яркость цвета задают на отдельной оси, нулевая точка которой имеет черный цвет.

Любое графическое изображение сохраняется в файле. Способ размещения графических данных при их сохранении в файле определяет графический формат файла. Различают форматы файлов растровых изображений и векторных изображений.
Растровые изображения сохраняются в файле в виде прямоугольной таблицы, в каждой клеточке которой записан двоичный код цвета соответствующего пикселя. Такой файл хранит данные и о других свойствах графического изображения, а также алгоритме его сжатия.
Векторные изображения сохраняются в файле как перечень объектов и значений их свойств — координат, размеров, цветов и тому подобное.
Как растровых, так и векторных форматов графических файлов существует достаточно большое количество. Среди этого многообразия форматов нет того идеального, какой бы удовлетворял всем возможным требованиям. Выбор того или другого формата для сохранения изображения зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность воссоздания цветов, то преимущество отдают одному из растровых форматов. Логотипы, схемы, элементы оформления целесообразно хранить в векторных форматах. Формат файла влияет на объем памяти, который занимает этот файл. Графические редакторы позволяют пользователю самостоятельно избирать формат сохранения изображения. Если вы собираетесь работать с графическим изображением только в одном редакторе, целесообразно выбрать тот формат, какой редактор предлагает по умолчанию. Если же данные будут обрабатываться другими программами, стоит использовать один из универсальных форматов.
Существуют универсальные форматы графических файлов, которые одновременно поддерживают и векторные, и растровые изображения.
Формат PDF (англ. Portable Document Format — портативный формат документа) разработан для работы с пакетом программ Acrobat. В этом формате могут быть сохранены изображения и векторного, и растрового формата, текст с большим количеством шрифтов, гипертекстовые ссылки и даже настройки печатающего устройства. Размеры файлов достаточно малы. Он позволяет только просмотр файлов, редактирование изображений в этом формате невозможно.
Формат EPS (англ. Encapsulated PostScript — инкапсулированный постскриптум) — формат, который поддерживается программами для разных операционных систем. Рекомендуется для печати и создания иллюстраций в настольных издательских системах. Этот формат позволяет сохранить векторный контур, который будет ограничивать растровое изображение.

Форматы файлов растровой графики

Существует несколько десятков форматов файлов растровых изображений. У каждого из них есть свои позитивные качества, которые определяют целесообразность его использования при работе с теми или другими программами. Рассмотрим самые распространенные из них.
Достаточно распространенным является формат Bitmap (англ. Bit map image — битовая карта изображения). Файлы этого формата имеют расширение .BMP. Данный формат поддерживается практически всеми графическими редакторами растровой графики. Основным недостатком формата BMP является большой размер файлов из-за отсутствия их сжатия.
Для хранения многоцветных изображений используют формат JPEG (англ. Joint Photographic Expert Group — объединенная экспертная группа в отрасли фотографии), файлы которого имеют расширение .JPG или .JPEG. Позволяет сжать изображение с большим коэффициентом (до 500 раз) за счет необратимой потери части данных, что значительно ухудшает качества изображения. Чем меньше цветов имеет изображение, тем хуже эффект от использования формата JPEG, но для цветных фотографии на экране это малозаметно.
Формат GIF (англ. Graphics Interchange Format — графический формат для обмена) самый уплотнённый из графических форматов, что не имеет потери данных и позволяет уменьшить размер файла в несколько раз. Файлы этого формата имеют расширение .GIF. В этом формате сохраняются и передаются малоцветные изображения (до 256 оттенков), например, рисованные иллюстрации. У формата GIF есть интересные особенности, которые позволяют сохранить такие эффекты, как прозрачность фона и анимацию изображения. GIF-формат также позволяет записывать изображение «через строку», благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение полностью, но с меньшей разрешающей способностью.
Графический формат PNG (англ. Portable Network Graphic — мобильная сетевая графика) — формат графических файлов, аналогичный формату GIF, но который поддерживает намного больше цветов.
Для документов, которые передаются по сети Интернет, очень важным есть незначительный размер файлов, поскольку от него зависит скорость доступа к информации. Поэтому при подготовке Web-страниц используют типы графических форматов, которые имеют высокий коэффициент сжатия данных: .JPEG, .GIF, .PNG.
Особенно высокие требования к качествам изображений предъявляются в полиграфии. В этой отрасли применяется специальный формат TIFF (англ. Tagged Image File Format — теговый (с пометками) формат файлов изображений). Файлы этого формата имеют расширение .TIF или .TIFF. Они обеспечивают сжатие с достаточным коэффициентом и возможность хранить в файле дополнительные данные, которые на рисунке расположены во вспомогательных слоях и содержат аннотации и примечания к рисунку.
Формат PSD (англ. PhotoShop Document).Файлы этого формата имеют расширение .PSD. Это формат программы Photoshop, который позволяет записыватьрастровое изображение со многими слоями, дополнительными цветовыми каналами, масками, т.е. этот формат может сохранить всё, что создал пользователь видимое на мониторе.

Форматы файлов векторной графики

Форматов файлов векторной графики существует намного меньше. Приведем примеры самых распространенных из них.
WMF (англ. Windows MetaFile — метафайл Windows) — универсальный формат для Windows-дополнений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. Основные недостатки — искажение цвета, невозможность сохранения ряда дополнительных параметров объектов.
CGM (англ. Computer Graphic Metafile — метафайл компьютерной графики) — широко использует стандартный формат векторных графических данных в сети Internet.
CDR (англ. CorelDRaw files — файлы CorelDRaw) — формат, который используется в векторном графическом редакторе Corel Draw.
AI — формат, который поддерживается векторным редактором Adobe Illustrator.

| следующая лекция ==>
Виды наказаний несовершеннолетних | Географическое положение

Дата добавления: 2015-11-20 ; просмотров: 5127 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Изучив материал данной главы, студент должен:

знать

  • • историю развития программных средств для работы с графикой;
  • • области применения компьютерной графики;
  • • классификацию компьютерной графики, типы представления графической информации;
  • • основные виды описания графики, их достоинства и недостатки;

уметь

  • • разбираться в графических форматах;
  • • ориентироваться в среде различной цифровой графики и оптимально ее использовать;
  • • применять полученные знания для освоения графических программ;

владеть

  • • необходимой терминологией;
  • • сведениями, используемыми в практической работе с цифровыми изображениями.

Понятие, история развития, области применения и виды компьютерной графики

Понятие и история компьютерной графики

Компьютерная графика (машинная, цифровая графика) – область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента для создания изображений, а также для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют и результат этой деятельности.

История компьютерной графики. Первые вычислительные машины не имели специальных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать узоры.

В 1961 г. программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Игра Spacewar была создана на машине PDP-1.

В 1963 г. американский ученый Айвен Сазерленд создал программноаппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером (световое перо (англ. light реп) – один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов). Поддерживались базовые действия с примитивами [1] – перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор [2] , реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причем она являлась таковой еще до появления самого термина.

В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертежную машину. В 1964 г. General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.

В 1964 г. группой под руководством II. II. Константинова была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.

В 1968 г. существенного прогресса компьютерная графика достигла с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке.

Области применения цифровой графики

Научная графика – первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше представить полученные результаты, производилась их графическая обработка, строились графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства – графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика – область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки – для них с помощью компьютерной графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.


Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.

Иллюстративная графика – рисование, черчение, моделирование на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.

Художественная и рекламная графика популярна во многом благодаря развитию фотографии, рекламы и телевидения. С помощью компьютера создаются печатные материалы, различного рода рекламная продукция, мультфильмы, компьютерные игры, интерактивные и видеоуроки, слайд- и видеопрезентации. Кроме графических редакторов, для этих целей используются графические пакеты, требующие больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и движущихся картинок. Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связаны с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, расположения теней, фактуры поверхности требует расчетов, учитывающих законы оптики.

Компьютерная анимация – создание движущихся изображений. Художник создает на экране рисунки начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

Мультимедиа – объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Научная работа. Компьютерная графика является также одной из областей научной деятельности. В области компьютерной графики защищаются диссертации, а также проводятся различные конференции. На факультете вычислительной математики и кибернетики (ВМиК) МГУ им. М. В. Ломоносова действует лаборатория компьютерной графики.

Виды компьютерной графики

По способам задания изображений компьютерную графику можно разделить на категории. Три основных категории – растровая, векторная и трехмерная графика.

Двумерная графика (2D – от англ. two dimensions два измерения) – это изображение на плоскости, имеющее длину и ширину. Двумерная компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую, хотя обособляют еще и фрактальный [3] тип представления изображений.

В растровой графике всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета. В векторной графике изображение является совокупностью простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и др., которые называются графическими примитивами.

Виды компьютерной графики

Существует четыре вида компьютерной графики, которые отличаются принципами хранения и формирования изображения:

Рассмотрим их особенности.

Растровая графика

В растровой графике изображение хранится в виде мозаики из точек, где каждая точка имеет свой цвет. Растровыми изображениями являются цифровые фотографии, отсканированные иллюстрации. Такие изображения редко создаются «с нуля». Поэтому программы-редакторы растровой графики ориентированы не на создание изображений, а на их обработку.

Достоинства растровой графики:

  • Растровая графика позволяет создать рисунок любой сложности.
  • Сложные изображения обрабатываются быстро, если они не требуют масштабирования.
  • Растровый формат является естественным для большинства устройств ввода-вывода (мониторов, принтеров, сканеров), так как изображение на этих устройствах тоже формируется из пикселов.

Недостатки растровой графики:

  • Даже простое изображение будет иметь большой размер файла.
  • Масштабирование ухудшает качество изображения.
  • Невозможен вывод на отдельные устройства печати (например, векторный графопостроитель).

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

С растровыми изображениями работают такие графические редакторы как Adobe Photoshop, GraphicsMagick, ImageMagick.

Растровые изображения хранят в сжатом виде. Существует два типа сжатия: сжатие без потерь и сжатие с потерями. Сжатие с потерями предполагает некоторую потерю качества при восстановлении после сжатия. Однако, предполагается, что эта потеря качества должна находиться в некоторых допустимых пределах. Человеческий глаз не должен видеть существенной разницы изображения до и после сжатия.

К форматам, поддерживающим сжатие без потерь, относятся следующие: .bmp, .gif, .png. Сжатие с потерями применяется в формате .jpeg. Формат .tiff позволяет хранить изображение как вообще без сжатия, так и с обоими видами сжатия.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение в виде совокупности очень простых геометрических объектов. Такие объекты являются базовыми для построения изображения и называются примитивами. Примитивами могут быть отрезки, маленькие дуги, окружности, сплайны и т.д. Графика называется векторной потому, что набор примитивов, которые формируют данный графический объект, называется вектором. Векторная графика широко используется, например, для рисования популярных в сетевом общении смайлов.

Достоинства векторной графики:

  • Масштабирование изображения не вызывает искажений.
  • Объем графического файла невелик.
  • Части изображения можно редактировать независимо друг от друга.
  • Высокая точность прорисовки.

Недостатки векторной графики:

  • Изобразить таким способом можно далеко не все.
  • Изображения выглядят несколько искусственно.

Векторные изображения можно создавать в таких редакторах как CorelDraw, InkScape.

Фрактальная графика

Фрактальная графика является одним из перспективных направлений компьютерной графики. Она основана на разделе математики – фрактальной геометрии. Термин фрактал ввел французский математик Бенуа Мандельброт. Этим термином он назвал геометрическую фигуру, которая состоит из частей, подобных целой фигуре.

Таким образом, главное свойство фракталов – это самоподобие. У фракталов увеличенные части фигуры подобны всей фигуре и друг другу. Таким образом, даже если взять небольшую часть фигуры, то по ней можно достроить все изображение исходя из соображений подобия. На рисунке показано последовательное построение известного фрактала «Кривая Коха» по небольшому фрагменту.

Фрактальная графика позволяет создавать очень красивые и сложные абстрактные композиции. Кроме абстрактных изображений фрактальная графика незаменима при создании изображений различных поверхностей: поверхность воды, горы, облака. Для создания фрактальных изображений используются следующие редакторы: — Art Dabbler, Fractal Explorer, Chaos Pro, Apophysis, Mystica.

Трехмерная графика

Трехмерная графика оперирует с объектами в трехмерном пространстве. Для построения изображения, которое выглядит как объемное, используется так называемое полигональное моделировнаие. Для этого поверхность объекта представляют в виде простых двумерных геометрических фигур. Они называются полигонами. Слово polygon в переводе с английского означает «многоугольник» В компьютерных играх в качестве полигонов чаще всего используются треугольники, так как именно треугольники обрабатываются с самой высокой скоростью. Для других целей используются другие многоугольники.

Чем меньше размер полигона и чем больше полигонов размещено на моделируемой поверхности, тем большей точности изображения можно добиться. Поэтому после изготовления грубой модели из небольшого числа полигонов применяется операция тесселяции. При этом каждый полигон делится на несколько частей, сглаживая и уточняя тем самым изображение. Моделирование выполняется в различных 3D-редакторах: 3D-Designer, Modo, Cheetah3D, Cybermotion 3D.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь


КОМПЬЮ́ТЕРНАЯ ГРА́ФИКА

В книжной версии

Том 14. Москва, 2009, стр. 708

Скопировать библиографическую ссылку:

КОМПЬЮ́ТЕРНАЯ ГРА́ФИКА (ма­шин­ная гра­фи­ка), сис­те­ма ме­то­дов, ал­го­рит­мов, про­грамм­ных и ап­па­рат­ных средств для вво­да, об­ра­бот­ки и ото­бра­же­ния гра­фич. ин­фор­ма­ции, а так­же для пре­об­ра­зо­ва­ния дан­ных в гра­фич. фор­му. К. г. по­зво­ля­ет соз­да­вать, из­ме­нять, ана­ли­зи­ро­вать, сти­рать изо­бра­же­ния, а так­же ра­бо­тать с цве­том и яр­ко­стью все­го изо­бра­же­ния и от­дель­ных его фраг­мен­тов, реа­ли­зо­вать на эк­ра­не дис­плея дви­жу­щее­ся цвет­ное изо­бра­же­ние. Ко­неч­ным про­дук­том К. г. яв­ля­ет­ся изо­бра­же­ние (напр., ма­те­ма­тич. гра­фик, тех­нич. чер­тёж, книж­ная ил­лю­ст­ра­ция, трёх­мер­ное изо­бра­же­ние ар­хит. ви­да пред­по­ла­гае­мой кон­ст­рук­ции, кадр филь­ма), ко­то­рое мо­жет со­хра­нять­ся (напр., в па­мя­ти ком­пь­ю­те­ра), вы­во­дить­ся на эк­ран дис­плея, на бу­маж­ные лис­ты (по­сред­ст­вом прин­те­ра) и др. Осн. об­лас­ти при­ме­не­ния К. г.: кон­ст­руи­ро­ва­ние и ди­зайн разл. объ­ек­тов и сис­тем, ин­тер­нет-ди­зайн, об­ра­бот­ка и мон­таж циф­ро­вых изо­бра­же­ний, под­го­тов­ка по­ли­гра­фич. и кар­то­гра­фич. про­дук­ции, ком­пь­ю­тер­ная ани­ма­ция, соз­да­ние спец­эф­фек­тов для ки­но и те­ле­ви­де­ния, так­же вир­ту­аль­ных объ­ек­тов и про­странств (ком­пь­ю­тер­ные иг­ры, тре­на­жё­ры).

Компьютерная графика — Computer graphics

Компьютерная графика являются фотографии и фильмы , созданные с помощью компьютеров. Как правило, этот термин относится к данным изображения , созданных компьютером , созданным с помощью специализированного графического аппаратного и программного обеспечения. Это обширная и недавно разработанная область информатики. Фраза была придумана в 1960 году, с помощью компьютерной графики исследователи Верн Хадсон и Уильям Феттер Боинга. Она часто сокращенно CG, хотя иногда ошибочно называют компьютерной графики (CGI).

Некоторые вопросы компьютерной графики включают дизайн пользовательского интерфейса , спрайты графики , векторную графику , 3D — моделирование , шейдер , GPU дизайн, неявную поверхность визуализацию с трассировкой лучей , а также компьютерное зрение , среди других. Общая методология сильно зависит от лежащих в основе наук о геометрии , оптике и физике .

Компьютерная графика несет ответственность за эффективные и осмысленно отображение данных искусства и изображений потребителя. Он также используется для обработки данных изображения , полученных от физического мира. Компьютерная графика развития оказывает существенное влияние на многие виды средств массовой информации и революцию анимацию , фильмы , рекламу , видеоигры и графический дизайн в целом.

содержание

обзор

Термин компьютерная графика используется в широком смысле , чтобы описать «почти все на компьютерах, не текст или звук». Как правило, термин компьютерной графики относится к нескольким различным вещам:

  • представление и манипулирование данных изображений с помощью компьютера
  • различные технологии , используемые для создания и обработки изображений
  • суб-поле информатики , изучающая методы цифрового синтеза и обработки визуального контента, см изучение компьютерной графики

Сегодня компьютерная графика широко распространена. Такие снимки можно найти в и на телевидении, в газетах, сообщения о погоде, а также в различных медицинских исследований и хирургических процедур. Хорошо сконструированный график может представлять сложные статистические данные в форме, легче понять и интерпретировать. В средствах массовой информации «такие графы используются для иллюстрации документов, отчетов, диссертаций», и другие презентационные материалы.

Многие инструменты были разработаны для визуализации данных. Генерируемый компьютер изображение может быть разделено на несколько различных типов: два двухмерных (2D), трехмерный (3D) и анимированные графики. Поскольку технология улучшилась, 3D компьютерной графики стали более распространенными, но 2D компьютерная графика все еще широко используются. Компьютерная графика стала вложенной области информатики , которая изучает методы для цифрового синтеза и обработки визуального контента. За последние десять лет, другие специализированные поля были разработаны как визуализация информации и научной визуализация больше озабочены «визуализация трехмерных явлений (архитектурный, метеорологический, медицинский, биологический и т.д.), где акцент делается на реалистичной визуализации объемов , поверхности, источники освещения, и так далее, возможно , с динамическим (время) компонентой».

история

Вступление

Науки предвестником развития современной компьютерной графики были достижения в области электротехники , электроники и телевидения , которые имели место в течение первой половины двадцатого века. Экраны могут отображать искусство с братьями Люмьера использования » Штейн для создания специальных эффектов для самых ранних фильмов , начиная с 1895 годом , но такие дисплеи были ограничены и не интерактивны. Первая электронно — лучевая трубка , то трубка Браун , была изобретена в 1897 году — это , в своей очереди позволила бы осциллограф и военную панели управления — более прямым предшественникам области, поскольку они обеспечивают первые двумерный электронные дисплеи , которые ответили на программный или пользовательский ввод. Тем не менее, компьютерная графика остается относительно неизвестной , как дисциплина , до 1950 — х годов и пост- Второй мировой войны период — во время которого дисциплина возникла из сочетания как чистого университета и лаборатории научных исследований в более продвинутых компьютеров и вооруженные силы Соединенных Штатов «s дальнейшее развитие технологий , таких как РЛС , передовая авиация и ракетостроение , разработанных во время войны. Необходимы новые виды дисплеев для обработки огромного количества информации , полученной из таких проектов, что приводит к развитию компьютерной графики как дисциплины.

Илон Маск рекомендует:  Что такое код getwindoworg

1950-е годы

Ранние проекты , как Вихрь и SAGE проекты представили CRT в качестве жизнеспособного отображения и взаимодействия интерфейса и представил световое перо в качестве устройства ввода . Дуглас Т. Росс из Вихрь системы SAGE провел личный эксперимент , в котором небольшая программа , он писал захваченное движение его палец и отображается его вектор (его имя) прослежено на области применения дисплея. Одним из первых интерактивных видеоигр имеют узнаваемую интерактивную графику — Теннис для двоих — было создана для осциллографа по William Higinbotham , чтобы развлечь посетитель в 1958 году в Брукхейвенской национальной лаборатории и имитировал теннисный матч. В 1959 год Дуглас Т. Росс обновленный снова во время работы в MIT по трансформации математические отчетности в компьютер создана 3D векторов станочного взятия возможности создать дисплей область видимости изображение Диснея мультфильм характера.

Электроника пионер Hewlett-Packard огласку в 1957 году после включения десятилетия до этого , и установили прочные связи с Стэнфордского университета через его основателей, которые были выпускниками . Это начало многолетней трансформации южного Сана — Франциско Bay Area в ведущий мировом хаб компьютерных технологий — теперь известную как Silicon Valley . Области компьютерной графики разработаны с появлением компьютерной графики аппаратного обеспечения.

Дальнейший прогресс в области вычислительной техники привел к большим достижений в интерактивной компьютерной графике . В 1959 году, TX-2 компьютера был разработан в лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института . TX-2 интегрирован ряд новых интерфейсов человек-машина. Световое перо можно использовать для рисования эскизов на компьютере с помощью Ivan Sutherland революционного «s программного обеспечения Sketchpad . С помощью светового пера, Sketchpad позволили сделать простые фигуры на экране компьютера, сохранить их и даже вспоминать о них позже. Сам световое перо имело небольшой фотоэлемент в его конце. Эта клетка , излучаемый электронный импульс всякий раз , когда он был помещен в передней части экрана компьютера и экрана электронной пушки выстрелил прямо на нее. Просто синхронизации электронного импульса с текущим местоположением электронной пушки, было легко определить точно , где перо было на экране в любой данный момент. После того, что было определено, компьютер может затем сделать курсор в этом месте. Сазерленд , казалось, найти идеальное решение для многих графических задач , которые он сталкивается. Даже сегодня многие стандарты компьютерной графики интерфейсов получили свое начало с этой ранней Sketchpad программы. Одним из примеров этого является в ограничениях чертежа. Если кто -то хочет , чтобы нарисовать квадрат, например, они не должны беспокоиться о рисовании четыре линии идеально , чтобы сформировать края коробки. Можно просто указать , что они хотят , чтобы нарисовать прямоугольник, а затем укажите расположение и размер окна. Программное обеспечение будет построить идеальную коробку, с правильными размерами и в нужном месте. Другим примером является то , что программное обеспечение Сазерленда моделируются объекты — не просто картинка объектов. Другими словами, с моделью автомобиля, можно изменить размер шин , не затрагивая остальную часть автомобиля. Это может растянуть тело автомобиля без деформации шины.

1960-е годы

Фраза «компьютерная графика» было изобретено в 1960 году Уильям Феттер , графический дизайнер для Boeing . Эта старая цитата во многих вторичных источниках поставляется в комплекте со следующим предложением:

Феттер сказал , что условия на самом деле были даны ему Верна Хадсон из Уичито отдела Boeing .

В 1961 году еще один студент MIT, Стив Рассел создал еще один важный титул в истории видеоигр , Spacewar! , Написано для DEC PDP-1 , Spacewar был мгновенный успех и копии потекла другим владельцам PDP-1 и в конце концов декабря получил копию. Инженеры DEC использовали его в качестве диагностической программы на каждом новом PDP-1 перед его отправкой. Силы продаж подняли на это достаточно быстро и при установке новых устройств, будет работать в «первых в мире видеоигры» для своих новых клиентов. (Хиггинботэм в теннис для двоих избили Spacewar почти три года, но он был почти неизвестен за пределами исследования или академической обстановке.)

EE Zajac, ученый в Bell Telephone Laboratory (BTL), созданный фильм под названием «Моделирование два-жиро системы тяжести управления ориентацией» в 1963 г. В этом генерируемой компьютером фильм, Zajac показал , как может быть изменено отношение спутника как она вращается вокруг Земли. Он создал анимацию на IBM 7090 ЭВМ. Кроме того, на BTL, Кен Knowlton , Фрэнк Sinden и Майкл Нолл начали работать в области компьютерной графики. Sinden создал фильм под названием Force, масса и движение , иллюстрирующий законы движения Ньютона в действии. Примерно в то же время другие ученые создания компьютерной графики , чтобы проиллюстрировать свои исследования. В Lawrence Радиационной лаборатории , Нельсон Макс создал фильмы течение вязкой жидкости и распространение ударных волн в твердой форме . Boeing Aircraft создал фильм под названием вибрации воздушного судна .

Также где- то в начале 1960 — х годов, автомобили также обеспечить повышение через ранние работы Пьера Безье на Renault , который использовал Поль де Кастельжо кривых «s — теперь называются кривые Безье после работы Безье в этой области — разработка 3d методов моделирования для Renault кузова автомобилей. Эти кривые сформируют основу для большой кривого моделирования работы в этой области, а кривые — в отличии от полигонов — математически сложные объекты , рисовать и модель хорошо.

Это не было задолго до того, крупные корпорации начали проявлять интерес к компьютерной графике. TRW , Lockheed-Georgia , General Electric и Sperry Rand являются одними из многих компаний, которые начали получать в компьютерной графике в середине 1960-х годов. IBM быстро реагировать на этот интерес, выпустив IBM 2250 графический терминал, первый коммерчески доступный графический компьютер. Ральф Баер , надзирающий инженер Sanders Associates , придумал дом видеоигры в 1966 году , который впоследствии был лицензированной для Magnavox и называется Odyssey . Хотя очень упрощенно и требует довольно недорогих электронных деталей, что позволило игроку перемещать точки света вокруг на экране. Это был первый потребитель компьютерной графики продукт. Дэвид С. Эванс был директором по инжинирингу Bendix Corporation компьютерного разделения «s с 1953 по 1962 год , после чего он работал в течение следующих пяти лет в качестве приглашенного профессора в Беркли. Там он продолжил свой интерес к компьютерам и как они сопряжены с людьми. В 1966 год университет штата Юта набран Эванс сформировать программу информатики и компьютерная графика быстро стала его основным интересом. Этот новый отдел станет основным научным центром в мире компьютерной графики.

Кроме того, в 1966 году Иван Сазерленд продолжали вводить новшества в MIT , когда он изобрел первый компьютер управляемый головной установленный дисплей (HMD). Вызывается Дамоклов меч из-за аппаратных средств , необходимых для поддержки, то отображается два отдельных каркасные изображения, по одному для каждого глаза. Это позволило зрителю увидеть компьютер сцену в стереоскопическом 3D . Получив степень доктора философии из MIT, Сазерленд стал директором по обработке информации в ARPA (Advanced Research Projects Agency), а затем стал профессором в Гарварде. В 1967 году Сазерленд был завербован Эвансом присоединиться к программе информатики в Университете штата Юта , — развитие , которое превратило бы этот отдел в одном из самых важных научно — исследовательских центров в графике в течение почти десяти лет после этого, в конечном счете , производство некоторых из наиболее важных пионеров в поле. Там Sutherland усовершенствовал свою HMD; Двадцать лет спустя, НАСА будет вновь открыть свои методы в своей виртуальной реальности исследования. В штате Юта, Сазерленд и Эванс были высоко ценятся консультантов крупных компаний, но они были разочарованы отсутствием графического оборудования , имеющихся на момент они начали разработку плана , чтобы начать свою собственную компанию.

В 1968 году Артур Аппель описал первый алгоритм для того, что бы в конце концов стал известен как луч литья — базисный пункт практически для всех современных 3D — графики , а также более позднее преследование фотореализма в графике.

В 1969 году ACM инициировало Специальная группа по интересам на графике ( SIGGRAPH ) , который организует конференции , графические стандарты и публикации в области компьютерной графики. К 1973 году первая ежегодная конференция SIGGRAPH был проведен, который стал одним из основных направлений организации. SIGGRAPH выросла в размерах и значимости в области компьютерной графики расширилась с течением времени.

1970-е годы

Удивительное количество прорывов в области в этом десятилетии — особенно много важных ранних прорывов в трансформации графики от утилитарного к реалистам — произошло в Университете штата Юта в 1970 — х годах, который нанял Иван Сазерленда . Сазерленд был в паре с Дэвидом К. Эванс научить передовой компьютерной графики класса, что способствовало много основателей исследований в этой области и преподавал несколько студентов , которые будут расти , чтобы основать несколько самых важных в отрасли компаний , а именно — Pixar , Silicon Graphics , и Adobe Systems .

Один из этих студентов были Кэтмеллы . Catmull только что из компании Boeing и работал на его степень в области физики. Выросший на Диснее , Catmull любил анимацию еще быстро обнаружил , что у него не было таланта к рисованию. Теперь Catmull (наряду со многими другими) видели компьютеры как естественное развитие анимации и они хотели быть частью революции. Первая анимация , которая Catmull видел его собственное. Он создал анимацию его руки открытия и закрытия. Он также впервые текстурирование рисовать текстуры трехмерных моделей в 1974 году, в настоящее время считается одним из основных методов в 3D моделировании . Она стала одной из его целей , чтобы произвести полнометражный кинофильм с помощью компьютерной графики — цель , он сможет достичь спустя два десятилетия после его учредительной роли в Pixar . В том же классе, Фред Parke создал анимацию лица его жены.

Как компьютерная графика лаборатория UU привлекала людей со всего мира, Джон Уорнок был один из тех первопроходцев; он позже обнаружил Adobe Systems и создать революцию в издательском мире с его PostScript языка описания страниц, и Adobe будет идти позже , чтобы создать промышленный стандарт для редактирования фотографий программного обеспечения в Adobe Photoshop и известный киноиндустрии спецэффектов программы в Adobe After Effects , Том Stockham возглавлял группу обработки изображений на UU , который работал в тесном сотрудничестве с компьютерной графикой лабораторией. Джеймс Кларк тоже был там; позже он нашел Silicon Graphics .

Крупный шаг вперед в 3D компьютерной графике был создан в UU этих ранних пионеров — скрытые определения поверхности . Для того , чтобы нарисовать представление 3D — объект на экране, компьютер должен определить , какие поверхности «за» объект с точки зрения зрителя, и , таким образом , должен быть «скрытым» , когда компьютер создает (или делает) изображение. Графическая система 3D ядро (или ядро ) был первым графическим стандартом , которые будут разработаны. Группа из 25 экспертов ACM Special Interest Group SIGGRAPH разработала эту «концептуальные рамки». Спецификации были опубликованы в 1977 году, и это стало основой для многих будущих разработок в этой области.

Кроме того, в 1970 — е годы, Анри Гуро , Джим Blinn и Буй Tuong Фонг способствовали основ затенения в CGI через развитие затенения Гуро и Blinn-Фонг затенения моделей, позволяя графики выйти за рамки «плоский» вид на вид более точно изображая глубину. Джим Blinn также обновленный далее в 1978 году путем введения бамп , техники для имитации неровной поверхности, а также предшественник для многих более сложных видов отображения , используемых сегодня.

Современная видеоигре аркада , как известно , сегодня был рожденная в 1970 — е годы, с первых аркадных игр с использованием в режиме реального времени 2D спрайтов графики. Понг в 1972 году был один из первых хитов аркадных игр кабинета. Speed Race в 1974 году показал спрайтов движущиеся вдоль вертикальной прокруткой дороги. Gun Fight в 1975 году показал графики спрайтов характера человека выглядящего, в то время как Space Invaders в 1978 году показала большое количество спрайтов на экране; и использовал Intel 8080 микропроцессор и Fujitsu MB14241 видео переключение для ускорения рисования спрайтов графики.

1980-е годы

В 1980 — е годы стали видеть модернизации и коммерциализации компьютерной графики. Как домашний компьютер пролиферирует, предмет , который ранее был ученые только дисциплина была принята гораздо более широкой аудиторией, а количество графических разработчиков компьютерных значительно увеличилось.

В начале 1980 — х годов, наличие битового среза и 16-разрядных микропроцессоров начал революционизировать высокого разрешения компьютерной графики терминалы , которые в настоящее время все больше и больше стали интеллектуальные, полу-автономные и автономные автоматизированные рабочие места. Графика и обработки заявок все чаще переносятся в разведку на рабочей станции, а не продолжать полагаться на центральной ЭВМ и мини-ЭВМ . Типичный ранний переход к высоким разрешением компьютерной графики интеллектуальных рабочих станций для автоматизированного инженерного рынка были Orca 1000, 2000 и 3000 рабочих станций, разработанный Orcatech Оттавы, спин-офф от Bell-Northern Research , и во главе с Давидом Пирсон , ранняя рабочая станция пионер. Orca 3000 был основан на Motorola 68000 и AMD процессоров битых срезов и был Unix в качестве операционной системы. Она была направлена прямо на изощренном конце конструкторского сектора. Художники и дизайнеры начали видеть персональный компьютер, в частности, Commodore Amiga и Macintosh , как серьезный инструмент разработки, которая могла бы сэкономить время и сделать более точно , чем другие методы. Macintosh остается весьма популярным инструментом для компьютерной графики среди графических студий дизайна и бизнеса. Современные компьютеры, начиная с 1980 — х годов, часто используют графические пользовательские интерфейсы (GUI) для представления данных и информации с символами, иконами и картинами, а не текст. Графика одна из пяти ключевых элементов мультимедиа технологий.

В области реалистической визуализации, Япония «s университета Осаки разработали LINKS-1 графической системы компьютера , а суперкомпьютер , который используется до 257 Zilog Z8001 микропроцессоров , в 1982 году, с целью рендеринга реалистичных 3D компьютерной графики . По данным обработки информации общества Японии: «Ядро рендеринга 3D изображений вычисляет яркость каждого пикселя, составляющие на оштукатуренную поверхность с заданной точки зрения, источника света ., И положения объекта Система ССЫЛКИ-1 была разработана , чтобы реализовать методология рендеринга изображения , в котором каждый пиксель может быть параллельно обрабатываться независимо с использованием трассировки лучей . при разработке новой методологии программного обеспечения , специально для рендеринга изображений высокой скорости, LINKS-1 была в состоянии быстро оказать весьма реалистичные изображения. Он был использован для создания первых в мире 3D планетарий -как видео всего небесам , что было сделано полностью с компьютерной графикой. видео было представлено на Fujitsu павильон на Международной выставке 1985 года в Цукубе «. ССЫЛКИ-1 был в мире самый мощный компьютер , по состоянию на 1984 г. Кроме того, в области реалистичного рендеринга, общее уравнение рендеринга Дэвид Immel и Джеймс Kajiya был разработан в 1986 году — важный шаг на пути к реализации глобального освещения , которое необходимо проводить фотореализм в компьютерной графике.


Продолжающаяся популярность Star Wars и других научно — фантастических франшизы были актуальны в кинематографическом CGI в это время, как Lucasfilm и Industrial Light & магия стало известно как «идти к» дому многих других студий для Topnotch компьютерной графики в фильме. Важные достижения в цветности манипуляции ( «bluescreening» и т.д.) были сделаны для более поздних фильмов оригинальной трилогии. Две другие части видео также переживет эпоху как исторически актуальны: Dire Straits «знаковым, почти полностью CGI видео на песню„ Money For Nothing “в 1985 году, который популяризировал CGI среди любителей музыки той эпохи, а также сцены из Молодой Шерлок Холмс в том же году с участием первого полностью CGI характер в художественном фильме (анимированный витражное рыцаря ). В 1988 году первые шейдеры — небольшие программы , разработанные специально , чтобы сделать штриховку в виде отдельного алгоритма — были разработаны Pixar , которая уже отделилась от Industrial Light & Волшебства как отдельное юридическое лицо — хотя общественность не будет видеть результаты такого технологического прогресс до следующего десятилетия. В конце 1980 — х лет, SGI компьютеры были использованы для создания некоторых из первых полностью созданного компьютера короткометражных фильмов в Pixar , и Silicon Graphics машина считалась признаком высокой воды на поле в течение десяти лет.

1980 — е годы также называют золотым веком в видеоиграх ; миллионы продаваемых систем от Atari , Nintendo и Sega , среди других компаний, подвергаются компьютерной графике , впервые в новые, молодые и впечатлительные аудитории , — как же MS-DOS -А персональные компьютеры, Apple , IIs и MACS и AMIGAS , который также позволяет пользователям программировать свои собственные игры , если достаточно опытный. В аркадах , успехи были достигнуты в коммерческой, в режиме реального время 3D — графике. В 1988 году , первые выделенные в режиме реального времени 3D — графики платы были введены в аркад, с Namco System 21 и Taito системы Air. Это нововведение будет предшественником позднейшего дома графического процессора или GPU, технологии , где отдельный и очень мощный чип используется в параллельной обработке с CPU для оптимизации графики.

1990-е годы

Подавляющее примечание 1990 — е годы стало появление 3D — моделирования в массовом масштабе и впечатляющий рост качества CGI в целом. Домашние компьютеры стали в состоянии взять на себя задачи рендеринга , которые ранее были ограничены рабочие станции стоимостью в несколько тысяч долларов; в 3D модельеры стали доступны для домашних систем, популярность Silicon Graphics рабочих станций снизилась и мощный Microsoft Windows и Apple Macintosh машина , работающая под Autodesk продукты , такие как 3D Studio или другого программное обеспечение дома рендеринга вознесся значение. К концу десятилетия, ГПУ начнет свой подъем к известности она до сих пор пользуется сегодня.

Поле начало видеть первую графику отрисовывается , которые могли бы действительно передают в качестве фотореалистичных для неопытного глаза (хотя они еще не могли сделать это с обученным CGI художником) и 3D графика стала более популярными в игровой , мультимедиа и анимации . В конце 1980 — х и начале девяностых годов были созданы во Франции, самой первой компьютерной графики телесериалов: La Vie де Betes от студии Mac Guff Ligne (1988), Les Басни Géométriques (1989-1991) на студии Фантом и Quarxs , первый HDTV компьютерной графики серии по Мориса Бенаюн и Франсуа Шутен (мастерская З. производства, 1990-1993).

В фильме Pixar начал серьезный коммерческий подъем в этой эпохе под Кэтмеллами , с его первым крупным выпуском фильма, в 1995 году — История игрушек — критический и коммерческий успех девяти фигурной величины. Студии изобрести программируемый шейдер бы на много анимационных хитов, а его работа по предварительно сформирована видеоанимации по — прежнему считается лидером отрасли и исследования Тропа прерыватель.

В видеоиграх, в 1992 году, Virtua гонка , бег на Sega Model- аркадной систему , заложила основы для полностью 3D гоночных игр и популяризировала в реальное время 3D полигональной графики среди более широкой аудитории в индустрии видеоигр . Sega Model 2 в 1993 году и Sega Model 3 в 1996 году впоследствии раздвинул границы коммерческих, в режиме реального времени 3D — графики. Назад на ПК, Wolfenstein 3D , Думы и Quake , три из первой массово популярной 3D шутер от первого лица игры, были освобождены от ID Software к критичному и популярному успеху в течение этого десятилетия , используя движок рендеринга Innovated в первую очередь Джон Кармак . Sony Playstation , Sega Saturn и Nintendo 64 , среди других консолей, проданных в миллионах и популяризировал 3D графики для домашних игр. Первое поколение 3D названия определенных конце 90-х годов стали рассматривать как влияние на популяризацию 3D графики среди пользователей консоли, такие как игры платформы Супер Марио 64 и Легенда о Zelda: Ocarina Of Time , и рано 3D файтингов , как Virtua Fighter , Battle Arena Toshinden и Tekken .

Технологии и алгоритмы для рендеринга по- прежнему значительно улучшить. В 1996 году , Кришнамурти и Levoy изобретен нормальное отображение — улучшение на Джима Blinn в бамп . В 1999 годе Nvidia выпустит семенную GeForce 256 , первую дом видеокарту фактурную как графический процессор или GPU, которые в своих собственных словах , содержащиеся «интегрированное преобразование , освещение , установки треугольника / вырезка и рендеринг двигатели». К концу десятилетия компьютеры приняты общие рамки для обработки графики , такие как DirectX и OpenGL . С тех пор, компьютерная графика только стала более детальной и реалистичным, из — за более мощными графические аппаратные и программное обеспечение для 3D моделирования . AMD также стал ведущим разработчиком графических плат в этом десятилетии, создавая «дуополию» в поле , которое существует в этот день.

2000-е годы

CGI стал повсеместным всерьез в эту эпоху. Видео игры и CGI кино распространился охват компьютерной графики в мейнстрим , к концу 1990 — х годов и продолжает делать это в ускоренном темпе в 2000 — е годы. CGI была также принята в массовом порядке для телевизионной рекламы широко в конце 1990 — х и 2000 — й года, и поэтому стала знаком с массивной аудиторией.

Илон Маск рекомендует:  Проблемы безопасности cgi скриптов

Продолжающийся рост и увеличение изощренность графического процессора имеет решающее значение для этого десятилетия, и возможности рендеринга 3D стала стандартной функцией в качестве 3D-графики Графические процессоры стали считать необходимость настольных компьютеров производителей , чтобы предложить. Nvidia GeForce линия видеокарт доминировала на рынке в начале десятилетия со случайным значительным конкурирующим присутствием от ATI . По мере десятилетие, даже слабые машины , как правило , содержат 3D-совместимого графический процессор какого — то , как Nvidia и AMD как введенные недорогие чипсеты и продолжают доминировать на рынке. Шейдеры , которые были введены в 1980 — х годах для выполнения специализированной обработки на GPU будет к концу десятилетия стать поддерживаются на большинстве потребительской техники, ускорение графики значительно и позволяют значительно улучшить текстуру и затенение в области компьютерной графики с помощью широкого внедрения нормального отображение , рельефное текстурирование , а также множество других методов , позволяющих моделировать большое количество деталей.

Компьютерная графика , используемая в фильмах и видеоиграх постепенно стала реалистичным до точки входа в сверхъестественную долине . CGI фильмы размножались с традиционными мультипликационными мультфильмами фильмами , как Ice Age и Мадагаскар , а также многочисленные Pixar предложением , как Finding Nemo доминирующих кассой в этой области. Final Fantasy: Духи внутри , выпущенный в 2001 году, был первым полностью генерируемые компьютером художественный фильм , чтобы использовать фотореалистичные символы CGI и быть полностью сделаны с захвата движения. Фильм не был кассовый успех, однако. Некоторые комментаторы предположили , что это может быть отчасти потому , что главные герои CGI имели черты лица, попавшие в «сверхъестественной долина». Другие анимационные фильмы , как Полярный экспресс обратили внимание на это время , а также. Звездные войны также всплыли его приквелом трилогии и эффекты продолжали устанавливать планку для CGI в кино.

В видеоиграх , то Sony PlayStation 2 и 3 , то Microsoft Xbox линия консолей, и предложения от Nintendo , таких как GameCube поддерживается большое следующее, как и ПК с Windows . Marquee CGI-тяжелые названия , как серии Grand Theft Auto , Кредо Убийцы , Final Fantasy , BioShock , Kingdom Hearts , Край зеркала и десятки других продолжали приближаться к фотореализм , растут индустрии видеоигр и произвести впечатление, пока доходы этой отрасли не стали сопоставимы с те фильмы. Microsoft было принято решение выставить DirectX более легко в мире независимого разработчиков с XNA программы, но не увенчалась успехом. Сам DirectX оставался коммерческим успехом, однако. OpenGL продолжает созревать , а также, и это и DirectX значительно улучшилось; языки , шейдеров второго поколения HLSL и GLSL стали популярными в этом десятилетии.

В научных вычислениях , то GPGPU техник , чтобы передать большое количество данных с двунаправленным между GPU и CPU был изобретен; ускоряя анализ по многим видам биоинформатики и молекулярной биологии экспериментов. Метод также используется для Bitcoin горнодобывающей промышленности и имеет приложения в области компьютерного зрения .

2010-е годы

В первой половине 2010 — х лет, CGI почти повсеместно в видео, предварительно визуализации графика почти с научной точкой зрения фотореалистическая , и в режиме реального времени графики на соответствующий образ высокого класса системы могут имитировать фотореалистичности для неопытного глаза.

Отображение текстуры созрела в многоступенчатый процесс с большим количеством слоев; как правило, это не редкость , чтобы реализовать отображение текстуры, рельефное текстурирование или изоповерхности , нормальное отображение , карты освещения , включая блики и отражение методы и теневые объемы в один движке рендеринга с использованием шейдеров , которые значительно созревающими. Шейдеры теперь почти необходимость для продвинутой работы в этой области, обеспечивая значительную сложность в манипулировании пикселей , вершин и текстур на основе каждого элемента, а также бесчисленные множество возможных эффектов. Их языки шейдеров HLSL и GLSL являются активными областями исследований и разработок. Физически рендеринг или PBR, который реализует еще больше карт для имитации реального оптического светового потока, является активным направлением исследований , а также, наряду с усовершенствованными оптики таких областях , как подповерхностного рассеяния и фотонных карт . Эксперименты в мощности процессора , необходимой для обеспечения графики в режиме реального времени в режимах ультра-высокого разрешения , как 4K Ultra HD начинают, хотя и вне досягаемости всех , кроме самого высокого класса оборудования.

В кино, большинство анимационных фильмов в CGI в настоящее время; очень много анимированных CGI фильмы сделаны в год , но лишь немногие, если таковые имеются, попытка фотореализма из — за продолжающихся опасений сверхъестественным долины . Большинство 3D — мультфильмы .

В видеоиграх, то Microsoft Xbox One , Sony PlayStation 4 и Nintendo Переключитесь в настоящее время доминируют в домашнее пространство и все способны высокоразвитой 3D — графики; ПК с Windows еще один из самых активных игровых платформ , а также.

Компьютерная графика, все что о ней надо знать

Серафим Вагитов (г. Севастополь)

Выполнение различных работ с графикой является одним из самых популярных направлений использования персонального компьютера, к тому же, вопреки расхожему мнению, это занятие не только для профессиональных художников и дизайнеров. Любое мало-мальское предприятие время от времени нуждается, например, в оформлении рекламных объявлений для газет и журналов или в выпуске обычного рекламного буклета.

Практически ни одна современная мультимедийная программа не обходится сегодня без компьютерной графики. Работа над графическими компонентами занимает львиную долю (около 90 %) рабочего времени программистов, занимающихся разработками программ массового потребления.

Для работы с компьютерной графикой существует большое количество программного обеспечения, однако, несмотря на это, выделяют всего 3 вида данной графики. Они различаются согласно принципам формирования изображения при отражении на экранах мониторов или при распечатке на бумаге. Остановимся на них подробнее.

Растровая графика применяется при создании мультимедийных и полиграфических изданий. Изображения, выполненные посредством растровой графики, редко бывают созданы вручную при помощи компьютерных программ. Чаще всего для этих целей используются отсканированные изображения, предварительно подготовленные на бумаге или обычные фотографии. В последнее время широко практикуется ввод растровых изображений в компьютер с помощью цифровых фото- и видеокамер.

Поэтому почти все графические редакторы, предназначенные для работы с растровыми изображениями, ориентированы в основном на его обработку, а не на создание. В сети Интернет на сегодняшний день используются только растровые изображения.

Наоборот, программы для работы с векторной графикой предназначены, прежде всего, для создания изображений и в некоторой степени для обработки. Такие программы широко используются в различных рекламных агентствах, дизайнерских студиях и популярных изданиях. Дело в том, что задачи связанные с оформлением, основанном на использовании шрифтов и простых геометрических фигур, проще решить с помощью средств векторной графики. В интернете можно найти великолепные примеры художественных произведений, созданных с помощью программ обработки векторной графики, но они в этом смысле, являются скорее исключением, чем правилом. Это связано с тем, что художественная обработка иллюстраций такими программами достаточно сложная.

Интерес представляют и программные средства для разработки фрактальной графики . Они осуществляют автоматическую генерацию изображения с помощью математических расчетов. Суть создания фрактальной композиции заключается не в оформлении или рисовании, а в программировании. Фрактальная графика редко применяется для оформления печатных или электронных документов, однако часто используется в различного рода развлекательных программах.

Растровая графика

Чтобы понять, что собой представляет растровое изображение, необходимо понять его структуру. Главной составляющей любого растрового изображения является точка. Если изображение предназначено для просмотра на экране, то такая точка называется пикселем. Данные изображения могут иметь различные размеры, например, 640х480, 800х600, 1024х768 и более пикселей.

Размер изображения непосредственно связан с его разрешением. Данный параметр измеряется в количестве точек на дюйм площади изображения (dpi). Для примера, монитор с диагональю 15 дюймов отображает картинку размером примерно 28х21см. Зная, что один дюйм — это 25,4 мм, можно высчитать, что при работе в режиме 800х600 пикселей разрешение изображения на экране составит 72 dpi.

Печать изображений требует гораздо более высокого разрешения. Для полноцветной полиграфической печати используются изображения разрешением 200-300 dpi. Обычный фотоснимок 10х15 см имеет около 1000х1500 пикселей. Значит такое изображение состоит из 1,5 млн. точек, а если оно цветное и для координирования каждого пикселя используется три байта, то размер файла, соответствующий обычной фотографии, будет составлять около 4 Мбайт.

Как можно заметить, основной проблемой всех растровых изображений является их большой объем. Второй недостаток, связанный с растровыми изображениями — это невозможность рассмотреть мелкие детали. Так как изображение состоит из точек, то увеличение его размеров неотвратимо влечет за собой искажение иллюстрации и делает ее размытой. Данный эффект известен как пискселизация.

Векторная графика

Основным элементом векторного изображения, является линия. Растровая графика тоже содержит линии, но там они присутствуют в качестве комбинации точек. Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти занимает изображение. Если говорить о векторном изображении, то объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размера этой линии, так как линия в данном случае представлена в виде формулы, а вернее сказать, в виде определенных параметров. А поэтому что бы мы не предпринимали в отношении этой линии, изменяются лишь ее параметры, последовательно сохраняющиеся в ячейках памяти.

Линия представляет собой элементарный объект в векторной графике. Все векторные иллюстрации, состоят из линий. Более простые объекты могут объединяться в более сложные путем увеличени количества линий. Например, четырехугольник можно представить в виде четырех взаимосвязанных линий, а куб — в виде двенадцати, или в виде шести четырехугольников. В связи с таким подходом векторную графику еще часто называют объектно-ориентированной графикой.

Как и прочие объекты, линии имеют определенные свойства. К ним относятся: форма линии, толщина, цвет, а также характер (сплошная линия, пунктирная и т. д.). Линии которые замыкаются обладают свойством заполнения. Внутренняя часть замкнутого таким образом контура может заполняться цветом, текстурой или заранее заготовленным растровым изображенем.

В отличие от растровой графики с ее значительными объемами и невозможностью масштабирования без потерь в качестве, векторная графика лишена этих недостатков, однако ее использование существенно усложняет создание художественных иллюстраций. Чаще всего средства векторной графики используются для выполнения задач, связанных с оформлением, чертежами и проектно-конструкторськими работами.

В векторной графике достаточно сложные композиции занимают небольшой объем. Вопросы масштабирования решаются также легко. При необходимости изображения можно увеличивать до мельчйших деталей.

Фрактальная графика

Фрактальная графика, равно как и векторная, является результатом вычислений, но при этом основное отличие ее в том, что никакие объекты при этом не сохраняются в памяти компьютера. Изображение строится согласно уравнению (или системе уравнений), поэтому сохраняется только формула. Если изменить коэффициенты в уравнении, то получится совершенно другая картинка.

Простейшим фрактальним объектом является фрактальний треугольник. Для того чтобы получился фрактальний треугольник, необходимо построить обычный равносторонний треугольник. Затем разделить каждую его сторону на 3 отрезка. Ровно на середине этой стороны постройте еще один аналогичный треугольник со стороной на 2/3 меньшей стороны первого треугольника. С полученными в результате таких манипуляций треугольниками повторите такие же операции. Треугольники следующих поколений подражают свойствам своих родительских структур. Так образуется фрактальная фигура. Данный процесс можно продолжать бесконечно.

Фрактальними свойствами наделены многие живые и неживые объекты природы. Можно обнаружить, что обычная снежинка при увеличении оказывается фрактальним объектом. Рост кристаллов и растений обязан своим существованием фрактальным алгоритмам, что лежат в его основе.

Возможности фрактальной графики в создании различных образов живой природы путем вычислений часто используют для генерации необычных, фантастических иллюстраций.


Концепция цветовой модели

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуются путем смешивания основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составные компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, однако в компьютерной графике, как правило, используют не больше трех. Эти модели известны под названиями: CMYK, RGB и HSB.

Самый распространенный пример — это цветовая модель CMYK. Она применяется для идентификации цветов в обычной цветной печати. Огромный цветовой диапазон получается смешиванием 4-х основных цветов: голубого, красного, желтого и черного. Английские названия данных цветов и составляют аббревиатуру CMYK. Последний цвет, черный (Black), обозначен буквой К, чтобы не было путаницы, так как название синего цвета (Blue) начинается с той же буквы.

Модель CMYK была положена в основу стандартной цветовой палитры Corel DRAW. Данная палитра называется Corel DRAW.сpl. (расширение сpl присвоено именам всех палитр Corel DRAW). Она состоит приблизительно из 100 цветов, причем все они имеют собственные имена, например Navy Blue, Deep Purple, Dusty Rose и т.д.

Палитра Corel DRAW.сpl. получила общее признание благодаря таким обстоятельствам:

  • Поскольку это — стандартная палитра, работа с программой начинается именно с нее. Собственно, многие пользователи даже не переключаются на другие палитры.
  • Данную палитру можно самостоятельно настраивать, добавлять и удалять цвета, редактировать уже существующие.

Цветовая модель CMYK

Данная модель используется для подготовки исключительно печатных изображений.

Особенность печати в типографии заключается в том, что изображение печатают в несколько приемов. На бумагу поочередно накладывают голубой, пурпурный, желтый и черный цвета, и таким образом получают полноцветную иллюстрацию. Для этого изображение, полученное на компьютере, перед началом печати разделяют на 4 одноцветных изображения. Такой процесс получил название цветоделения. Многие современные графические редакторы обладают арсеналом средств для осуществления этой операции.

Цветовая модель RGB

Наиболее простая для понимания модель. В режиме RGB работают мониторы компьютеров и телевизоры. Суть заключается в том, что каждый цвет состоит из 3 основных составляющих: красного, зеленого и синего. Отсюда аббревиатура RGB. Данные цвета называются основными. Модель RGB применяется в том случае, если необходимо подготовить изображение для воспроизведения на экране.

Графические редакторы оснащены средствами для преобразования изображения из одной цветовой модели в другую. Но, все-таки модель RGB для компьютера самая «родная».

Цветовая модель HSB

В цветовой модели HSB, при создании полных цветов, компонентами этих цветов выступают оттенок (H), насыщенность (S) и яркость (B). Эта модель более всего отвечает человеческому восприятию цветов.

Цветовой круг может содержать до 360 оттенков. Положение цвета на радиусе цветового круга определяет его насыщенность. Чем дальше цвет находится от центра, тем насыщеннее оттенок. При выводе на печать эта модель будет автоматически преобразована программой в модель CMYK.

КОМПЬЮ́ТЕРНАЯ ГРА́ФИКА

В книжной версии

Том 14. Москва, 2009, стр. 708

Скопировать библиографическую ссылку:

КОМПЬЮ́ТЕРНАЯ ГРА́ФИКА (ма­шин­ная гра­фи­ка), сис­те­ма ме­то­дов, ал­го­рит­мов, про­грамм­ных и ап­па­рат­ных средств для вво­да, об­ра­бот­ки и ото­бра­же­ния гра­фич. ин­фор­ма­ции, а так­же для пре­об­ра­зо­ва­ния дан­ных в гра­фич. фор­му. К. г. по­зво­ля­ет соз­да­вать, из­ме­нять, ана­ли­зи­ро­вать, сти­рать изо­бра­же­ния, а так­же ра­бо­тать с цве­том и яр­ко­стью все­го изо­бра­же­ния и от­дель­ных его фраг­мен­тов, реа­ли­зо­вать на эк­ра­не дис­плея дви­жу­щее­ся цвет­ное изо­бра­же­ние. Ко­неч­ным про­дук­том К. г. яв­ля­ет­ся изо­бра­же­ние (напр., ма­те­ма­тич. гра­фик, тех­нич. чер­тёж, книж­ная ил­лю­ст­ра­ция, трёх­мер­ное изо­бра­же­ние ар­хит. ви­да пред­по­ла­гае­мой кон­ст­рук­ции, кадр филь­ма), ко­то­рое мо­жет со­хра­нять­ся (напр., в па­мя­ти ком­пь­ю­те­ра), вы­во­дить­ся на эк­ран дис­плея, на бу­маж­ные лис­ты (по­сред­ст­вом прин­те­ра) и др. Осн. об­лас­ти при­ме­не­ния К. г.: кон­ст­руи­ро­ва­ние и ди­зайн разл. объ­ек­тов и сис­тем, ин­тер­нет-ди­зайн, об­ра­бот­ка и мон­таж циф­ро­вых изо­бра­же­ний, под­го­тов­ка по­ли­гра­фич. и кар­то­гра­фич. про­дук­ции, ком­пь­ю­тер­ная ани­ма­ция, соз­да­ние спец­эф­фек­тов для ки­но и те­ле­ви­де­ния, так­же вир­ту­аль­ных объ­ек­тов и про­странств (ком­пь­ю­тер­ные иг­ры, тре­на­жё­ры).

1. 2. Понятие компьютерная графика.

Задумаемся, что именно называют компьютерной графикой? Понятие «компьютерная графика» очень часто трактуется по-разному. Из одних источников компьютерная графика – это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

Из других – компьютерная графика – это новая отрасль знаний, которая, с одной стороны, представляет комплекс аппаратных и программных средств, используемых для формирования, преобразования и выдачи информации в визуальной форме на средства отображения ЭВМ.

С другой стороны, под компьютерной графикой понимают совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление.

В широком смысле слова, компьютерная графика – это все, для чего используется визуальная, образная среда отображения на мониторе. Если сузить понятие до практического использования, под компьютерной графикой будет пониматься процесс создания, обработки и вывода изображений разного рода с помощью компьютера.

Само понятие компьютерной графики включает в себя следующие основные понятия:

Разрешение экрана. Это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). 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. Измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения. Это свойство самого изображения. Измеряется также в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером. Физический размер изображения может измеряться как в пикселах, так и в единицах длины. Он создается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Цветовое разрешение. Определяет метод кодирования цветовой и информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно.

Цветовая модель. Это способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех (RGB, CMYK, HSB).

Цветовая палитра. Это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Самый удобный для компьютера способ кодирования цвета – 24-разрядный, True Color.

Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создается специальное программное обеспечение, которое называется графическими программами, или графическим пакетом.

Научная графика. Назначение – визуализация объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов; проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика. Предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений.

Конструкторская графика (САПР).

Иллюстративная графика. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.

Художественная и рекламная графика.

Компьютерная анимация – получение движущихся изображений на дисплее.

Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают всего три вида компьютерной графики:

Растровая. Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселом. Каждый пиксел растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных – это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

Векторная. Как в растровой графике основным элементом изображения является точка, так в векторной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая). Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии. Линия – это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например объект четырехугольник можно рассматривать, как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо, как двенадцать связанных линий, либо, как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой. Мы сказали, что объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер. Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Фрактальная. Фрактал – это рисунок, который состоит из подобных между собой элементов. Существует большое количество графических изображений, которые являются фракталами: треугольник Серпинского, снежинка Коха, «дракон» Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики есть то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы.

Трёхмерная. Трёхмерная графика (3D-графика) изучает приёмы и методы создания объёмных моделей объектов, которые максимально соответствуют реальным. Такие объёмные изображения можно вращать и рассматривать со всех сторон. Для создания объёмных изображений используют разные графические фигуры и гладкие поверхности. При помощи их сначала создаётся каркас объекта, потом его поверхность покрывают материалами, визуально похожими на реальные. После этого делают осветление, гравитацию, свойства атмосферы или другие параметры пространства, в котором находиться объект. Для двигающихся объектом указывают траекторию движения, скорость.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Кодинг, CSS и SQL