Тема: Компьютерная графика.

Различают всего три вида компьютерной графики. Это растровая, векторная и фрактальная. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. Каждый вид используется в определенной области. Растровую графику применяют при разработке мультимедийных проектов. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, чаще создаются с помощью сканера, а затем обрабатываются специальными программами - графическими редакторами. Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены для создания иллюстраций на основе простейших геометрических элементов. В основном применение векторной графики - это оформительские работы. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании а скорее в программировании. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Применение - заставки на ТВ.

Растровая графика.

Основной элемент изображения - точка. Точка на экране называется "пиксел"

С размером изображения связано его разрешение. Единица измерения разрешения "dpi" - dots per inch - точек на дюйм.

Пример: У монитора с диагональю 15" размер изображения на экране составляет 21´28 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800´600 разрешении экранного изображения =75dpi.

При печати требуется разрешение 200-300 dpi.Стандартный фотоснимок размером 10´15 см должен содержать 1000 ´1500 пикселов.=1,5млн. точек, а если на кодирование каждой точки используем 3 байта, то для хранения фото потребуется более 4мб.

Недостатки растровой графики.

1. Большие объемы данных требуют высоких технических характеристик ПК. Память 128мб и выше, высокопроизводительный процессор - для обработки, и большой винчестер для хранения.

2. Невозможность увеличения для рассмотрения деталей. (пикселизация)

Векторная графика.

Основной элемент изображения - линия.

Линия представлена в памяти ПК несколькими параметрами и в этом виде занимает гораздо меньше места, чем растровая линия состоящая из точек, для каждой из которых требуется ячейка памяти.

Линия - элементарный объект векторной графики. Любой сложный объект можно разложить на линии, прямые или кривые. Поэтому часто векторную графику называют объектно-ориентированной.

Свойства линии

§ Форма

§ Толщина

§ Цвет

§ Стиль (пунктир, сплошная)

Замкнутые линии имеют свойство заполнения - цветом, текстурой, узором и т.п. Каждая незамкнутая линия имеет 2 вершины, называемые узлами. С помощью узлов можно соединять линии между собой.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.

Пример. Кривые второго порядка (эллипсы, параболы, гиперболы) представляются в памяти 5-ю параметрами. Так как общая формула линии 2-го порядка: x²+a₁y²+a₂xy+a₃x+a₄y+a₅=0. Для кодирования кривой 3-го порядка используют 11 параметров. В векторных редакторах применяют частный случай кривых 3-го порядка - Кривые Безье (8 параметров). К концам линии проведены касательные, при помощи которых линию изгибают.

Достоинства векторной графики: малый объем, возможность масштабирования.

Фрактальная графика.

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

Пример: Фрактальный треугольник.

Треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы.(снежинка, ветка папоротника)

Способность фрактальной графики моделировать образы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Цветовое разрешение и цветовые модели.

Цветовое разрешение (глубина цвета) - определяет метод кодирования цветовой информации и от него зависит, сколько цветов на экране может отображаться одновременно.

Количество цветов	Бит на точку	Режим
2 (черно-белый)	1
16	4
256	8
65 536	16	High Color
16,5 млн	24	True Color

Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью.

Цветовая модель RGB

R RED красный

G GREEN зеленый

B BLUE синий

В этой модели работают мониторы и телевизоры. Поэтому когда изображение проходит обработку в графическом редакторе его следует представить в этой модели. Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонент - аддитивный. Он применяется всюду где изображение рассматривается в проходящем свете (мониторы, слайд-проекторы).

Чем меньше яркость, тем темнее оттенок:

(0,0,0) - черный цвет

(255,255,255)- белый цвет

Цветовая модель CMYK

Эта модель используется для подготовки печатных изображений. Эти изображения видят не в проходящем а в отраженном свете. Поэтому для подготовки печатных изображений используется субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами являются те цвета, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого.

Голубой (Cyan)=БЕЛЫЙ-КРАСНЫЙ=ЗЕЛЕНЫЙ+СИНИЙ

Пурпурный (Magenta)= БЕЛЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ=КРАСНЫЙ+СИНИЙ

Желтый (Yellow)= БЕЛЫЙ-СИНИЙ=КРАСНЫЙ+ЗЕЛЕНЫЙ

При смешении трех дополнительных цветов получается неопределенный темный цвет. Поэтому в этой модели понадобился дополнительный компонент - ЧЕРНЫЙ (blacK).

Цветоделение.

В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный оттенки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученное на компьютере, перед печатью разделяют на 4 составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называют цветоделением.

ПО для создания, просмотра и обработки графической информации

Графические возможности текстовых процессоров

Большинство текстовых процессоров имеют разнообразные возможности по управлению графическими изображениями (не для всех):

--- импорт графики (вставить рисунок)

--- вклеивание графики (через буфер обмена)

--- связывание графики (диаграммы, связанные данными в таблице с помощью программы Chart)

--- размещение графики на странице текстового процессора (орбамление текстом)

--- водяные знаки

--- слои

--- изменение размера графики

--- вырезание графики

--- экспорт графики

Растровые редакторы

К редакторам обработки растровой графики относятся Adobe Photoshop, Corel Photo Paint

Основное назначение растрового редактора.

В ретуши готовых изображений
В монтаже композиций из отдельных фрагментов, взятых из различных изображений
В применении специальных эффектов, называемых фильтрами
Основные технические операции при работе с изображениями:

ü Изменение динамического диапазона (управление яркостью и контрастностью изображения)

ü Повышение четкости изображения

ü Цветовая коррекция (изменение яркости и контрастности в каналах красной, зеленой и синей составляющей цвета)

ü Отмывка (изменение яркости отдельных фрагментов)

ü Растушевка (сглаживание перехода между границами отдельных фрагментов)

ü Обтравка ("вырезание" отдельных фрагментов из общей композиции)

ü Набивка (восстановление утраченных элементов изображения путем копирования фрагментов с сохранившихся участков)

ü Монтаж (компоновка изображения из фрагментов, скопированных из других изображений или импортированных из других редакторов)

Векторные редакторы

Векторные редакторы применяют для создания графических изображений высокой четкости и точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их помощью также создают штриховые рисунки.
Основные редакторы векторной графики: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw. Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты, и, соответственно, приемы создания векторных изображений в этих редакторах удивительно похожи.
Для работы с изображением каждый векторный редактор имеет панель инструментов и другие элементы управления.
Инструменты панели управления служат для простейших операций с контурами.
Прочие элементы управления сосредоточены в строке меню и специальных диалоговых окнах. В векторном редакторе Adobe Illustrator, например, эти диалоговые окна называют палитрами.
Векторное изображение можно строить вручную путем создания и объединения простейших контуров, либо получать путем трассировки (векторизации) растровых изображений
Текстовые объекты в векторных редакторах рассматриваются как объекты особой породы.

Векторные редакторы позволяют создавать новые конструкции символов с помощью инструментов для работы с контурами
Перед использованием векторного изображения очень часто выполняется операция перевода векторного изображения в растровое. Такая операция называется растрированием изображения.

Программы САПР

Программы САПР (системы автоматизированного проектирования) предназначены для высокоточного проектирования. Существуют программы САПР высокого уровня и дружественные программы, разработанные для домашнего и делового применения пользователями, занимающихся специфическим моделированием или конструированием для собственных нужд.

Программы САПР используются для детальной разработки предметов реального мира: зданий, автомобилей, частей механизмов и т.п.

Наипопулярнейшая программа из широко используемых программ САПР высокого уровня AutoCAD фирмы Autodesk. Программа доступна в DOS, Windows, Macintosh.

AutoCAD - очень мощная и гибкая система с большим количеством разнообразных высококачественных функций.

AutoCAD для Window (AutoCAD LT) более дружественна пользователю.

Форматы графических файлов. Программы просмотра.

В настоящее время существует множество различных форматов хранения графической информации. Условно можно разделить все форматы на три группы

графические метафайлы (метафайл обычно разрабатывается как составная часть какой либо графической системы, например *.wmf в Windows)
растровые графические файлы
векторные графические файлы

Некоторые форматы графических файлов

Тип	Формат/Расширение	Примечание
Метафайл	GIF	Compuserve Graphics Interchange Format
Растровые	TIFF/*.tif	Microsoft Tag Image File Format
	РСХ	ZSoft РС Paintbrush format
	ВМР	Microsoft Windows BitMaP
	JPEG/*.jpg	Joint Photographic Experts Group
Векторные	*.CDR	Corel Draw Files
	*.FH8	Free Hand File Version 8

Некоторые растровые форматы могут содержат не только статическую графику, но и динамическую (мультипликацию). Это, например, формат GIF, широко применяющийся в internet.

Для просмотра различных файлов обычно используют универсальные программы: например ACDSee. Программа поддерживает большинство известных форматов и позволяет просматривать каталоги картинок, масштабировать изображения, выводить на печать файлы, просматривать характеристики изображений.

Цветовая модель RGB

Цветовая модель CMYK

Compuserve Graphics Interchange Format

Microsoft Windows BitMaP