Вопрос 42: Виды компьютерной графики (растровая, векторная, фрактальная)

1. Введение: что такое компьютерная графика?

Компьютерная графика — это область деятельности, в которой компьютеры используются для создания, обработки и вывода изображений. Существуют различные способы представления изображений в памяти компьютера, каждый со своими особенностями, преимуществами и недостатками.

Основные виды компьютерной графики:

• Растровая графика

• Векторная графика

• Фрактальная графика

• Трёхмерная графика (часто рассматривается отдельно, но может использовать и растровые, и векторные методы)

Часть 1. Растровая графика (Raster Graphics)

1.1. Определение

Растровая графика — это способ представления изображения в виде матрицы (сетки) точек — пикселей (pixel от picture element). Каждый пиксель имеет свой цвет и яркость.

Можно представить как мозаику: чем мельче кусочки (пиксели) и чем их больше, тем детальнее и качественнее изображение.

1.2. Основные характеристики

1. Разрешение — количество пикселей по ширине и высоте (например, 1920×1080). Чем больше пикселей, тем детальнее изображение.

2. Глубина цвета (битность) — количество бит, отводимых на хранение информации о цвете одного пикселя.

   • 1 бит — монохромное (чёрно-белое) изображение.

   • 8 бит (256 цветов) — индексированные цвета.

   • 16 бит (High Color) — 65536 цветов.

   • 24 бита (True Color) — около 16.7 миллионов цветов (по 8 бит на RGB).

   • 32 бита (True Color + альфа-канал) — добавляется прозрачность.

3. Цветовая модель — способ описания цвета:

   • RGB (Red, Green, Blue) — для экранов.

   • CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key) — для печати.

   • HSV/HSB (Hue, Saturation, Value/Brightness) — более интуитивная для человека.

4. Размер файла — зависит от разрешения, глубины цвета и формата сжатия.

1.3. Форматы растровой графики

Формат	Сжатие	Особенности	Применение
BMP	Без сжатия или с простым RLE	Большой размер, поддержка всеми ОС	Редко, в старых приложениях
JPEG/JPG	С потерями	Хорошо сжимает фотографии, но теряет детали	Фотографии, веб
PNG	Без потерь	Поддержка прозрачности (альфа-канал)	Веб-графика, логотипы, скриншоты
GIF	Без потерь (LZW)	Только 256 цветов, поддержка анимации	Простая анимация, мемы
TIFF	С потерями или без	Поддержка слоёв, высокое качество	Полиграфия, сканирование
WebP	С потерями или без	Современный формат, лучше JPEG и PNG	Веб
HEIF/HEIC	С потерями или без	Эффективнее JPEG	Фото на современных устройствах (Apple)

1.4. Достоинства растровой графики

• Фотореалистичность — отлично подходит для фотографий и сложных изображений с плавными переходами.

• Детализация — можно передать мельчайшие детали.

• Широкая поддержка — все устройства и программы работают с растровыми изображениями.

1.5. Недостатки растровой графики

• Зависимость от разрешения — при увеличении изображения появляется "пикселизация" (ступенчатость).

• Большой размер файла — особенно для высококачественных изображений.

• Сложность редактирования — трудно выделить и изменить отдельный объект.