15. Комп’ютерна графіка. Системи опрацювання графічної інформації. Робота в графічному редакторі.

Комп'ютерна графіка — це створення і обробка зображень (малюнків, креслень і т.д.) за допомогою комп'ютера. Розрізняють два способи створення предметних зображень — растровий і векторний і, відповідно, два види комп'ютерної графіки — растрову і векторну.

Растрова графіка. У растровій графіці зображення складається з різно­кольорових крапок (пікселів), які в сукупності і формують малюнок. Растрове зображення нагадує аркуш паперу у клітинку, на якому кожна клітинка зафарбована яким-небудь кольором. У житті часто зустрічаються зображення, зібрані з окремих едементів: вітраж складається із декількох шматків скла, вишивка — з окремих стібків.

Кожний растровий малюнок має певне число крапок по горизонталі і вертикалі. Ці два числа характеризують розмір малюнка. Розмір малюнка в пікселях записують у вигляді: число пікселів по горизонталі X, число пікселів (число рядів пікселів) по вертикалі. Наприклад, для системи Windows типові розміри екрана дисплея в пікселях 640x480, 1024x768, 1240x1024. Очевидно, що чим більше число пікселів міститься по горизонталі і вертикалі за одних і тих самих геометричних розмірів малюнка, тим вища якість відтворення малюнка.

Крім розмірів, малюнок характеризується також кольором кожного пікселя. Таким чином, для створення або збереження растрового малюнка необхідно вказати його розміри і колір кожного пікселя.

Піксель сам собою не має розміру. Інформація про те, що малюнок має розмір 640x480, нічого не говорить про його істинні розміри. Малюнок набирає геометричних розмірів тільки в разі виведення його на екран дисплея або принтер. Так, якщо малюнок має розміри 640x480 пікселів, а роздільна здатність дисплея — 40 пікселів на сантиметр, то геометричні розміри малюнка на даному дисплеї — 16х12 см.

Растрова графіка дозволяє одержати високу якість зображення, тому що ефективно представляє реальні образи. Недолік растрової графіки — великі розміри файлів, що зберігають растровий малюнок, їх важко масштабувати.

Векторна графіка. У векторному способі кодування геометричні фігури, криві і прямі лінії, що становлять малюнок зберігаються в пам’яті комп’ютера у вигляді математичних формул і геометричних абстракцій таких як круг, квадрат, еліпс і подібних фігур. Напр, щоб закодувати круг не треба розбивати його на окремі пікселі, а слід запам’ятати його радіус, координати центру і колір. Для прямокутника достатньо знати розмір сторін, місце де він знаходиться і колір зафарбування. Будь-яке зображення у векторному форматі складається з безлічі частин, які можна редагувати незалежно один від одного. Ці частини називаються об’єктами (примітивами). Для кожного об’єкту його розміри, кривизна і місце положення зберігаються у вигляді числових коефіцієнтів. Завдяки цьому з’являється можливість масштабувати зображення за допомогою простих матем операцій, зокрема простим множенням параметрів граф елемент на коеф масштабування. При цьому якість зображення залишається без змін. Перевагою векторної графіки є те, що файли, які зберігають векторний малюнок, за розміром в 10-1000 разів менші, ніж аналогічні графічні растрові файли.

Недоліком векторної графіки є "неприродність" малюнка. Природа уникає прямих ліній, і не всякий малюнок можна скласти з кіл і прямих ліній без втрати якості. Через це векторну графіку в основному використовують для побудови креслень, стилізованих малюнків і значків.

Фрактальна графіка, як і векторна, заснована на математичних обчисленнях. Однак, базовим елементом є математична формула, ніяких об'єктів у пам'яті комп'ютера не зберігається і зображення будується виключно по рівняннях. Фрактальна графіка міститься у пакетах для наукової візуалізації для побудови, як найпростіших структур так і складних ілюстрацій, що імітують природні процеси та тривимірні об'єкти.

Формування кольору малюнка. Відомо, що змішуючи в різних пропорціях три основні кольори: червоний, зелений і синій, можна одержати будь-який колір. Так, суміш цих кольорів у рівних пропорціях утворює білий колір, суміш червоного і зеленого — жовтий і т.д. Це відбувається через здатність людського ока змішувати кольори один з одним і бачити тільки один колір — усереднений. Таку систему формування кольорів називають системою RGB (абревіатура, утворена початковими буквами англійських слів red—червоний, green—зелений та blue — синій).

Таким чином, для задання будь-якого кольору слід вказати пропорції (інтенсивності) трьох кольорів: червоного, зеленого і синього. Загальна кіль­кість кольорів залежить від кількості градацій інтенсивностей кожного з основних кольорів. Так, якщо кожен з основних кольорів має чотири градації інтенсивності, то загальна кількість можливих кольорів становитиме 4x4x4=64. У сучасних комп'ютерах для кодування інтенсивності кожного з основних кольорів виділяється один байт, що дає 256 градацій інтенсивності, а кількість можливих кольорів досягає 256x256x256=16,7 млн. Чорний колір утв коли інтенсивіність всіх трьох кольорів=0, а білий, коли інтенсивність максимальна.

На ефекті віднімання кольорів побудована інша модель представлення кольру – СМУК (cyon – голубий, magenta – пурпурний, yellow – жовтий, black – чорний). При змішуванні максимальних значень трьох перших кольорів отримуємо чорний, а при повній відсутності фарб – білий. Друкарське устаткування працює виключно з цією моделлю і сучасні принтери теж використовують фарбники 4-х кольорів.

Наступна модель заснована на сприйнятті кольору людиною. Всі кольори в ній описуються трьома числами. Одне число задає колір, інше насиченість кольору, а третє яскравість. Є декілька варіантів такої моделі. Найчастіше зустрічається модель HSB.

Формати графічних файлів.

Розмір графічного файла залежить від формату, обраного для збереження зображення. Існує декілька категорій форматів графічних файлів.

Растрові формати. Це формати, які використовуються для збереженні: растрових зображень. Вони найбільш придатні для запису графічних данії, які отримані від пристроїв введення. Найпоширеніші растрові формати ВМР, PCX, TIFF, GIF, JPEG.

Векторні формати. Ці формати корисні для збереження лінійних елемента (прямих, кривих), різних геометр фігур, тексту, і матем описами графічних об'єктів відбувається візуалізаїм зображень. Прикладами найбільш поширених векторних форматів CDR (формат файлів векторного редактора Corel Draw), DXF(файли пакетів інженерної графіки AutoCAD).

Метафайлові формати. Відмінність цього формату від попередніх поляні тому, що він може зберігати як растрові, так і векторні дані. Метафайли звичайно використовуються для перенесення зображень між різними додатками і комп'ютерними платформами (ІВМ РС і Macintoch). Популярними метафайловими форматами є WPG, CGM.

Графічні редактори.

Графічний редактор - це прикладна програма, призначена для ство­рення й обробки графічних зображень на комп'ютері.

Програма графічного редактора дозволяє створені нею зображення запи­сувати у файл, а також посилати зображення на пристрій виведення. Для роботі: з растровими (точковими) зображеннями існують растрові редактори, а для ро­боти з векторними зображеннями - векторні редактори. До найбільш відомих програм растрової графіки належать Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint. Ці додатки дозволяють виконувати складну обробку зображень на професійному рівні. Існують і простіші редактори – MS Paint. Найбільш популярні такі пакети векторної графіки, як CorelDraw, Adobe Illustrator, Xara.У середовищі Windows таким редактором є Paint. Аналогічний редактор Paint Brush використовується в операційній системі MS DOS та в середовищі Windows 3.xx.