Компьютерная графика как способ формирования изображения
Графический способ отображения данных стал необходимой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, особенно персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом “де-факто” для программного обеспечения начиная с операционных систем (Turbo-Pascal, C, WINDOWS, Turbo-basic, Visual Basicи др.). В зависимости от способа формирования (технической реализации) изображения и его математической основы (описания) компьютерная графика подразделяется нарастровую, векторную и фрактальную.
Поскольку объекты проектирования могут иметь сложную пространственную форму, выделяются следующие направления при работе с графическими изображениями:
построение, преобразование и отображение графических образов на плоскости (двухмерная, плоская или 2Dграфика);
синтез, преобразование и отображение трехмерных объектов и их двухмерных представлений (трехмерная, проекционная или 3Dграфика);
2,5Dграфика - синтез, анализ и обработка информации о трехмерных объектах методами двухмерной графики, для которых учет третьего измерения не существенно;
3D-графика, изучающая методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве, рассматривается отдельно и, как правило, при ее реализации используются элементы растровой и векторной графики формирования изображений.
Учет возможностей света и цвета в формировании изображений отражаются в таких понятиях как черно-белая и цветная графика.
На специализацию в областях деятельности человека указывают названия:
- инженерная графика;
- научная графика;
- Web-графика;
- компьютерная полиграфия.
На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается новая область компьютерной графики - анимация.Сильно растет рынокигровых программ (миллиарды долларов прибыли в год). Появилось понятие - механизм графического представления данных “GrahpicsEngine” и компьютерная графика в определенной степени стимулирует его дальнейшее развитие.
Растровая графика
Принцип построения растровых изображений основан на конечности разрешающей способности глаза, когда при сближении двух точек, глаз перестает их различать. Растровое изображение можно представить, как массив пикселей, каждый из которых имеет цвет. Соответственно, растр – представление изображения, выражаясь языком математики, методом дифференцирования (деления непрерывности на элементарные отрезки). Именно из принципа представления растрового изображения и проистекают его недостатки. Совершенно очевидно, что это дает относительно большую размерность1. Кроме того, элементарная единица изображения пиксель – неделима. Отсюда невозможность масштабирования растрового изображения. Увеличив растровое изображение раз в 10, единственно, что можно будет увидеть – нагромождение цветных квадратиков в стиле раннего авангарда, понять смысл которого можно только из далека, да и то, если позволит размер экрана.
Достоинства растра – это прямое продолжение его недостатков. Только в нем можно получить доступ к каждому пикселю изображения, изменить его яркость, тон или насыщенность, поменять белое на черное. Именно на этом основаны многочисленные графические фильтры, позволяющие делать изображение размытым, или, наоборот более резким, более или менее контрастным, тонированным. Растровые форматы используются при сканировании и захвате изображения с экрана. Растровые редакторы гораздо чаще используются для редактирования изображения, чем для их создания.
В системах растрового сканированияизображение разбивается на строки, базовым элементом которых является точка.
Основная характеристика растрового изображения определяется понятием - разрешение. Разрешение – это максимальное количество точек одинакового размера, которое может поместить в каком–то отрезке (горизонтальном или вертикальном) изображения, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать:
- разрешение оригинала;
- разрешение экранного изображения;
- разрешение печатного изображения.
Разрешение оригиналав мировой практике измеряется в точках на дюйм (dotperinch-dpi), что связано с широким использованием единицы длины дюйм (inch) в сканирующей аппаратуре и полиграфии. Разрешение зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровывания или метода создания исходной иллюстрации, требований к формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило:чем выше требование к качеству изображение, тем выше должно быть требование к разрешению оригинала.
Разрешение экранногоизображения определяется точкой на экране (пикселем или пэлом (pelот словосочетанияpictureelement). Изображение формируется на растре, представляющем собой совокупность горизонтальных растровых строк, каждая из которых состоит из отдельных пикселей; растр - это матрица из пикселей, покрывающих всю площадь экрана. Размер пикселя величина переменная, которая варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (выбранного стандарта, режима работы монитора), разрешения оригинала и масштаба изображения. Для стандартного монитора с размером экрана по диагонали до 20 - 21 дюйма, как правило, обеспечивается стандартное экранное разрешение: