1. Классификация компьютерной графики

По назначению выделяют следующие виды графики:

• деловая графика – представление данных в виде графиков и диаграмм и другой деловой информации;

• научная графика – визуализация структур сложных систем и экспериментальных данных;

• когнитивная графика – визуализация новых знаний;

• инженерная графика – построение чертежей в системах автоматизированного проектирования;

• иллюстративная графика – создание иллюстративного материала в полиграфии и других областях;

• компьютерная живопись – рисование картин средствами компьютерных программ;

• компьютерная анимация – анимация в обучающих программах, компьютерных играх, мультипликационных фильмах, телевизионной рекламе и др.

• презентационная графика – создание презентаций.

По способу формирования изображений различают следующие виды графики:

• растровая. Изображение представляется в виде растра – набора разноцветных точек (пикселов), упорядоченных в строки и столбцы. В памяти компьютера оно хранится как множество последовательностей бит, описывающих цветовую характеристику отдельных пикселов. Параметры цвета – это цветовой тон, насыщенность, светлота;

• векторная. Изображение строится как совокупность форм, задаваемых отрезками прямых и сопрягающимися с ними отрезками стандартных геометрических кривых. Для определения формы используются математические описания. Для воспроизведения на экране, например, отрезка прямой в памяти должны храниться координаты концов отрезка (х₁, у₁) и (х₂, у₂); окружности – координаты ее центра (х, у) и радиус R;

• фрактальная. Изображение создается исключительно путем математических расчетов по уравнениям или их системе. Изменения коэффициентов в уравнениях приводят к совершенно иной картине. При этом никакие объекты в памяти компьютера не хранятся.

Преимущества векторной графики по сравнению с растровой:

• изображение без потерь можно масштабировать, поворачивать, деформировать. Этого нельзя сказать о растровом изображении. При его увеличении пикселы превращаются в квадратики, изображение становится мозаичным, как вышивка по канве крестиком;

• проще имитация 3-х мерности;

• меньше объем памяти для хранения;

• рисунки не зависят от разрешающей способности графических устройств.

Базовым понятием фрактальной графики является понятие фрактала. Фрактал – это объект, обладающий детализацией. На каждом уровне детализации наследуются свойства исходной структуры.

В живой и неживой природе есть множество объектов, обладающих фрактальными свойствами. Например, дочерняя ветка папоротникового растения имеет свойства, схожие с веткой более высокого уровня. Фрактальным объектом является Земля. Из космоса на нее посмотреть – это шар, ближе – видны океаны, континенты, горы. Ближе к горе – кусок земли, сложный и неровный, как сама гора; еще ближе – частички грунта, сами являющиеся фрактальными объектами.

Существует много методов создания фрактальных изображений. Широко распространен метод, получивший название «Системы Итерируемых Функций» (СИФ). По методу СИФ объект моделируется как композиция множества мельчайших копий самого себя, то есть используется самоподобие, имеющееся в природе.

Сферы применения фрактальных изображений – это создание обычных текстур, фоновых изображений, природных ландшафтов для компьютерных игр и для прогнозов погоды по телевидению, ирреальных изображений.

По размерности изображений говорят о:

• 2D графике. Изображения создаются на плоскости как наборы различных геометрических фигур – эллипсов, треугольников, ромбов, квадратов, многоугольников и др.;

• 3D графике. Изображения строятся в трехмерном пространстве как наборы поверхностей.

По цветности изображений компьютерная графика есть:

• черно-белая. Среди нее различают:

• без полутонов – изображения представляются как совокупность линий и областей, залитых черным цветом;

• с растровыми полутонами – в изображениях эффект серого цвета достигается заполнением областей множеством черных мелких точек и пробелами. Чем больше пробелов, тем светлее фон;

• с 256-ю оттенками серого цвета – графика используется для представления сканированных черно-белых фотографий;

• цветная, в которой используется количество цветов:

• 2⁴ = 16 (на цветовую характеристику пиксела приходится 4 бита);

• 2⁸=256 (8 бит на точку);

• 2¹⁶ ≈ 65,5 тыс. (16 бит на точку);

• 2²⁴≈16,8 млн. (24 бита на точку). В настоящее время в цветной графике используется и большее количество цветов (32 бита, 48 бит на точку).

Больше цветов – качественнее изображение и больший размер графического файла.

Количество бит, приходящееся на точку, зависит от принятой цветовой модели. Основные цветовые модели:

• RGB – воспроизведение любого цвета осуществляется смешением 3-ех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue);

• CMYK – цвет получается смешением 4-ех цветов: голубого (Cyan), розового (Magenta), желтого (Yellow), черного (BlacК).