Методы представления графических объектов

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………..2

1. Методы представления графических объектов………………………….…4

Растровая графика……………………………………………………………4

Векторная графика…………………………………………………………...5

Фрактальная графика…………………………………………………...……6

Трехмерная графика……………………………………………………….…7

2. Разрешение и размер изображения…………………………………….…..10
3. Представление цвета в компьютере. Цветовые модели…………...…..…11
4. Программное обеспечение для работы с графикой ……………………...13

Заключение……………………………………………………………...………16

Список использованных источников информации………………………..….17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Компьютерная графика в настоящее  время сформировалась как наука  об аппаратном и программном обеспечении  для разнообразных изображений  от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности и восприятия, передачи информации. Применяется в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и так далее. Конечным продуктом компьютерной графики является изображение. Это изображение может использоваться в различных сферах, например, оно может быть техническим чертежом, иллюстрацией с изображением детали в руководстве по эксплуатации, простой диаграммой, архитектурным видом предполагаемой конструкции или проектным заданием, рекламной иллюстрацией или кадром из мультфильма.

Компьютерной графикой в последнее  время занимаются многие, что обусловлено  высокими темпами развития вычислительной техники. Более 90% информации здоровый человек получает через зрение или ассоциирует с геометрическими пространственными представлениями. Компьютерная графика имеет огромный потенциал для облегчения процесса познания и творчества, она позволяет развивать пространственное воображение, практическое понимание, художественный вкус.

В компьютерной графике рассматриваются  следующие задачи:

• представление изображения в компьютерной графике;

• подготовка изображения к визуализации;

• создание изображения;

• осуществление действий с изображением.

Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения  графической информации с помощью  ЭВМ.

Под графической информацией понимаются модели объектов и их изображения.

Интерактивная компьютерная графика – это так же использование ЭВМ для подготовки и воспроизведения изображений, но при этом пользователь имеет возможность оперативно вносить изменения в изображение непосредственно в процессе его воспроизведения, то есть предполагается возможность работы с графикой в режиме диалога в реальном масштабе времени.

Интерактивная графика представляет собой важный раздел компьютерной графики, когда пользователь имеет возможность  динамически управлять содержимым изображения, его формой, размером и  цветом на поверхности дисплея с помощью интерактивных устройств управления.

Достоинства графики:

• наиболее естественные средства общения с ЭВМ;

• хорошо развитый двухмерный и трехмерный механизм распознавания   образов позволяет очень быстро и эффективно воспринимать и обрабатывать различные виды данных. Как гласит старинная китайская пословица: «Одна картинка стоит тысячи слов»;

• она позволяет значительно расширить полосу пропускания при общении человека с ЭВМ за счет использования разумного сочетания текста, статических и динамических изображений по сравнению со случаями, когда можно работать только с текстами. Это расширение существенно влияет на возможность понимать данные, выявлять тенденции и визуализировать существующие или воображаемые объекты при обработке.

При обработке информации, связанной  с изображением, выделяют три основных направления: 
1. Распознавание образов; 
2. Обработка изображений; 
3. Машинная и компьютерная графика.

Основная задача распознавания  образов состоит в распознавании  имеющегося изображения на формально понятном языке символов. Распознавание образов есть совокупность методов, позволяющих получать изображения, поданные на вход, либо отнесение некоторых изображений к некоторому классу.

Обработка изображений рассматривает  задачи, в которых и входные, и выходные данные являются изображениями. Примерами обработки изображений могут служить: 
1. Передача изображений вместе с удалением шумов и сжатием данных; 
2. Переход от одного вида изображений к другому; 
3. Контрастирование различных снимков.

Компьютерная или машинная графика  применяется, когда исходной является информация не изобразительной природы, например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков или гистограмм, вывод графики в компьютерных играх или синтез сцен для тренажеров. Можно сказать, что компьютерная графика рисует, опираясь на формульные представления, и имеет набор средств.

Основное направление компьютерной графики – иллюстративное, это направление можно понимать расширенно, начиная с представления результатов эксперимента, и кончая созданием рекламных роликов. Стремительно развивающаяся компьютерная графика должна обслуживать свои потребности, расширяя и совершенствуя их.

Вывод изображения на экран компьютера является неотъемлемым, но всего лишь первым шагом на пути становления машинной графики. Довольно стремительно пройдя иллюстративный отрезок пути своего развития, компьютерная графика сосредоточилась как бы на двух генеральных направлениях: придание изображению необходимой динамики и придание изображению необходимой реалистичности. Достижения компьютерной графики мы видим на экранах телевизоров, на рекламных заставках. Реклама в этом случае выступает как мощный стимул к развитию все более совершенного графического инструментария. Он существует в виде разнообразных графических пакетов, начиная от простеньких графических редакторов и заканчивая специальным программным обеспечением.

Развитие компьютерной графики создало новый изобразительный  инструментарий, привлекающий внимание дизайнеров и архитекторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Методы  представления графических объектов

 

Компьютерная графика подразделяется:

• статичная (неподвижная),

• динамичная (анимация, компьютерная мультипликация).

Каждая из которых в свою очередь делится на двухмерную и трехмерную.

Рисунок 1 – Растровая графика

В зависимости от способа формирования изображений, компьютерную графику принято делить:

• растровая;

• векторная;

• фрактальная;

• трехмерная.

 

 

 

 

 

 

 

Растровая графика – машинная графика, в которой изображение представляется двумерным массивом точек (элементов растра), цвет и яркость каждой из которых задается независимо (рис. 1). Растр (растровый массив) – представление изображения в виде двухмерного массива точек, упорядоченных в ряды и столбцы. Для каждой точки растра указывается цвет и яркость. Пиксель – элемент (точка) растра (pixel – сокращение от слов picture element, то есть элемент изображения), минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения. Пиксель – основной элемент, кирпичик всех растровых изображений. Термином пиксель кроме отдельного элемента растрового изображения отображают также отдельную точку на изображении, отдельную точку на экране компьютера, отдельную точку на изображении, напечатанном на принтере.

 Обычно используют термины:

•  пиксель – при ссылке на отдельный элемент растрового изображения;

•  видеопиксель – при ссылке на элемент изображения экрана компьютера;

•  точка – при ссылке на отдельную точку, создаваемую на бумаге.

 

Достоинства растровой  графики:

• растровая графика эффективно представляет реальные образы, так как человеческий глаз приспособлен для восприятия мира как огромных наборов дискретных элементов, образующих предметы; хорошее растровое изображение выглядит реально и естественно;

• растровое изображение наиболее адаптировано для распространенных растровых устройств вывода – лазерных принтеров и других.

 

Недостатки растровой графики:

•  занимают большой объем памяти;

•  редактирование больших растровых изображений, занимающих большие массивы памяти, требуют большие ресурсы компьютера и, следовательно, требуют большего времени;

•  трудоемкий процесс редактирования растровых изображений;

•  при увеличении размеров изображения сильно ухудшается качество.

Применение: обработка фотоизображений, художественная графика, реставрационные работы, работа со сканером.

Векторная графика описывает изображение с помощью математических формул (рис. 2). По своей сути любое изображение можно разложить на множество простых объектов, как-то – контуры, графические примитивы и так далее. Любой такой простой объект состоит из контура и заливки. Основное преимущество векторной графики состоит в том, что при изменении масштаба изображения оно не теряет своего качества. Отсюда следует и другой вывод – при изменении размеров изображения не изменяется размер файла. Ведь формулы, описывающие изображение, остаются те же, меняется только коэффициент пропорциональности. С другой стороны, такой способ хранения информации имеет и свои недостатки. Например, если делать очень сложную геометрическую фигуру (особенно если их много), то размер «векторного» файла может быть гораздо больше, чем его «растровый» аналог из-за сложности формул, описывающих такое изображение.

Рисунок 2 – Изображение, выполненное  с помощью векторной графики

 

 

 

 

 

 

 

 

Векторную графику часто  называют объектно-ориентированной  графикой или чертежной графикой. Простые объекты, такие как окружности, линии, сферы, кубы, заполнители (области  однотонного или изменяющегося  цвета для заполнения частей объектов) и тому подобное, называются примитивами и используются при создании более сложных объектов. В векторной графике изображения создаются путем комбинации различных объектов.

Файлы векторной графики  могут содержать растровые изображения  в качестве одного из типов объектов, представляющего набор инструкций для компьютера, такой растровый фрагмент можно, как правило, только масштабировать, но не редактировать. Существуют программы, поддерживающие оба типа объектов, и позволяют работать как с растровым, так и с векторным изображением одновременно, хотя форматы растровых файлов описывают растровые изображения более эффективно.

Файлы векторной графики  могут содержать несколько различных  элементов:

• наборы векторных команд;

• таблицы информации о цвете рисунка;

• данные о шрифтах, которые могут быть включены в рисунок.

Сложность векторных форматов определяется количеством возможных команд описания объектов. Векторные форматы файлов могут различаться способом кодирования  данных, обладать разными цветовыми возможностями. Цвет объекта хранится в виде части его векторного описания.

 

Преимущества векторной  графики:

• векторная графика использует все преимущества разрешающей способности любого устройства вывода (используется максимально возможное количество точек устройства), что позволяет изменять размеры векторного рисунка без потери качества.

• векторная графика позволяет редактировать отдельные части рисунка, не оказывая влияния на остальные

• векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают относительно небольшое место в памяти компьютера.

 

Недостатки векторной графики:

• векторные изображения выглядят искусственно.

• легко масштабировать, но меньше оттенков и полутонов чем в растровой графике.

Применение: компьютерная полиграфия, системы компьютерного проектирования, компьютерный дизайн и реклама.

Рисунок 3 – Фрактальная графика

 Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях (рис. 3). Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким образом, строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.