Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Прикладное_ПО_ПК.doc
Скачиваний:
12
Добавлен:
01.12.2018
Размер:
4.05 Mб
Скачать
    1. Виды компьютерной графики

      1. Растровая графика

Растровая картинка представляет собой массив точек, имеющих такие атрибуты, как координаты и цвет. Редактор отображает такую картинку, последовательно прорисовывая точки, как мозаику. В простейшем случае файл с точечным изображением содержит цвета последовательностей точек, одна за другой формирующих рисунок. Прародителем растровой графики можно считать обычную мозаику, таким образом, ее история и традиции насчитывают многие тысячи лет. Мир вокруг нас в его материальном воплощении представляет нам точечные изображения. Фотография, рисунок, отпечаток, изображение на сетчатке глаза носят растровый характер.

При редактировании растровой картинки выделяется некая область точек, к которой затем применяют определенное преобразование (либо цвета, либо местоположения). Указанный процесс необратим, если не использовать специальных средств сохранения промежуточных результатов. Представьте себе, что вы мазнули кистью по картине – изображение будет непоправимо изменено.

      1. Векторная графика

Векторная графика состоит из кривых, имеющих координаты, цвет и прочие параметры, а также замкнутых областей, заполненных определенным цветом. Границы этих областей также описываются кривыми. Файл с векторной картинкой содержит координаты и параметры этих кривых, редактор при открытии таких файлов прорисовывает кривые по их математическому описанию. Самыми близкими аналогами векторной графики можно считать графические способы представления функций в математике. Метод отображения заключается в последовательной прорисовке всех кривых, присутствующих в данном изображении. Редактирование векторной графики выражается в изменении свойств кривых и замкнутых областей, ими образованных, – координат, цвета, параметров.

Данный процесс может иметь как обратимый, так и необратимый характер – это зависит от метода хранения кривых. В первом случае, они рисуются в определенной последовательности и формируют изображение, перекрывая друг друга и никак не взаимодействуя. Тогда любая из кривых, созданная на промежуточном этапе редактирования, доступна в любой момент времени в неизменном виде. Во втором случае, кривые напрямую взаимодействуют – рассекают друг друга, изменяют геометрию и параметры. При таком варианте создания изображения для отмены выполненного действия требуются специальные средства сохранения промежуточных результатов. Однако эти средства гораздо проще и скромней по используемым машинным ресурсам, чем применяемые в редакторах растровой графики – их легко формализовать, и они требуют значительно меньше памяти.

Векторная графика стала рассматриваться как инструмент творчества только с возникновением компьютеров. Отсюда можно сделать вывод, что традиции и история векторной графики сравнительно молоды, и все ее особенности пока еще не изучены.

Обе вышеописанных технологии имеют свои преимущества и недостатки. Растровая графика, как правило, более насыщена деталями, богата приемами редактирования. Вместе с тем она носит более дискретный характер. Элементом растро­вой графики является точка, которая всегда имеет физическое выражение. На экране монитора это пиксел, размеры которого физически зависят от разрешающей способности монитора и, отдельно, от режима видеокарты. На бумаге это минимальное пятно красителя, на фотографии – зерно чувствительного вещества, эмульсии. Векторная же графика не привязана к носителю, она является самостоятельно существующим набором формул.

Проиллюстрируем это обстоятельство на примере модификации изображения. Любое растровое изображение обладает таким свойством, как первоначальный размер, который определяет максимально возможную детализацию. Назовем этот размер базовым. При таком размере минимальный элемент изображения равен минимальному элементу носителя, причем приравнивание идет именно по размеру элемента носителя, будь то пиксел или пятно краски. При увеличении данного рисунка цифровыми средствами возникает проблема укрупнения его минимального элемента, который становится больше соответствующего элемента носителя. Изображение искажается, и приходится применять сложные алгоритмы компенсации. Подобных алгоритмов великое множество – от простого цветового сглаживания до фрактальных методов прорисовки не существующих в исходном изображении деталей. Фактически для достижения визуального совершенства изображения приходится жертвовать его достоверностью.

Векторное изображение, напротив, увеличивается без какого-либо ухудшения – просто у всех кривых изменяются параметры. При достаточно точном исчислении этих параметров можно выполнять любое увеличение, хоть на тысячи процентов, хоть на тысячные доли. После изменения параметров кривых изображение перерисовывается и опять имеет идеальное качество. Таким образом, векторное изображение не имеет базового размера. То же самое относится к разнообразным модификациям: масштабированию, повороту на определенный угол, изгибу, сдвигу, скручиванию – всему, что может быть математически выражено. Векторное изображение не искажается и не изменяется при модификации. При этом не происходит никаких деструктивных изменений – если повернуть изображение на некоторый угол по часовой стрелке, а затем на тот же угол в противоположном направлении, исходное и результирующее изображения будут абсолютно идентичны при любом уровне масштабирования и любых углах. Обратная операция обеспечивает полностью предсказуемый результат. Растровая же графика после каждого поворота будет необратимо меняться, и композицией поворотов на равные по величине углы в противоположных направлениях исходное изображение не может быть получено, оно может быть лишь дважды искажено.

Но у медали есть и обратная сторона. Векторная графика обычно гораздо менее детализирована. При внесении в векторное изображение деталей размер содержащего его файла стремительно растет. Если для отображения минимальной детали в растровой графике достаточно одной точки, то в векторной для этого требуется кривая с множеством параметров. Одно и то же сложное изображение занимает на диске гораздо больше места в векторном виде, нежели в растровом.

Редактирование векторных изображений отчасти похоже на редактирование обычных растровых. Художник выбирает один из предложенных ему разработчиками примитивов (инструментов) и рисует его в рабочем поле. Однако, в отличие от растрового изображения, созданный элемент не «впаивается» в рисунок навсегда. Его можно править в любой момент. Каждая кривая векторного изображения представляется формулой, параметры которой доступны для редактирования.

Изменение внешнего вида кривой производится мышью путем перетаскивания опорных точек и узелков. Рассмотрим этот процесс немного подробнее.

Математический аппарат векторной графики, применяемый ныне повсеместно, базируется на использовании кривых Безье (Bezier curves). Профессор Пьер Безье (род. в 1910 г.) работал в компании «Рено», кривые, названные его именем, он применил в 70-х годах прошлого века при проектировании кузова автомобиля Рено. Из семейства кривых Безье наиболее часто используется кубическая, то есть кривая третьей степени, описываемая уравнением:

В компьютерной индустрии указанные уравнения применяются очень часто. Все, или почти все, редакторы векторной графики, шрифты (кроме матричных шрифтов командных сред), игры жанра «action», например «Quake3: Arena», основаны на этом математическом аппарате.

Обычную кривую Безье в редакторах представляют в виде линии, имеющей два узелка (концы линии) и две или четыре опорные точки, которые находятся на концах отрезков, выходящих из узелков (дизайнеры между собой называют их «усами»). Совокупность опорных точек составляет один или несколько контуров (рис. 1.1). Трансформирование кривой произ­водится путем перетаскивания опорных точек и узелков, передвижения, вращения, масштабирования и прочих модификаций линии. Она меняет геометрию немедленно по ходу редактирования, позволяя контро­лировать результат визуально. Удобство такого подхода очевидно.

Рис. 1.1. Один и тот же контур при различном расположении направляющих (позиции опорных точек неизменны): 1 – исходный вариант;

2 – уменьшена длина направляющих левой точки;

3 – изменен их наклон.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.