КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА КЛАССИФИКАЦИИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРЫ Бухтиярова И.Н.
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА: ЧТО ЭТО? Компьютерная графика (также машинная графика) область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента как для синтеза (создания) изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира.
. Научная графика Чтобы лучше понять полученные результаты исследований, ученые производят их графическую обработку, строят графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций Структура тропического циклона
Предназначена для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчётная документация, статистические сводки вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. ДЕЛОВАЯ ГРАФИКА
Используется в работе инженеров- конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники.
ИЛЛЮСТРАТИВНАЯ ГРАФИКА это произвольное рисование и черчение на экране компьютера.
ХУДОЖЕСТВЕННАЯ И РЕКЛАМНАЯ ГРАФИКА С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видео презентации. Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и «движущихся картинок». Реклама «Кока-Кола»
ХУДОЖЕСТВЕННАЯ И РЕКЛАМНАЯ ГРАФИКА Компьютерная игра «Mirror Edge»
Это получение движущихся изображений на экране дисплея. Художник создает на экране рисунки начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчёты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определённой частотой, создают иллюзию движения.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ 11 Научная графика Деловая графика Конструкторская графика Иллюстративная графика Художественная и рекламная графика Компьютерная анимация Мультимедиа
ПРЕДМЕТ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ В НАУКЕ практически во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности восприятия и передачи информации для подготовки демонстрационных материалов трехмерные изображения используются в медицине (компьютерная томография), картографии, полиграфии, геофизике, ядерной физике и других областях. использование компьютерного моделирования при обучении пилотов и представителей других профессий (тренажеры и пр.)
НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ Отображение информации Проектирование Моделирование
КЛАССИФИКАЦИЯ Компьютерная графика Двухмерная графика Векторная графика Растровая графика Фрактальная графика Трехмерная графика Воксельная графика Полигональная графика CGI графика 14
ПО СПОСОБАМ ЗАДАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГРАФИКУ МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ НА КАТЕГОРИИ: 1. Двухмерная графика Векторная РастроваяФрактальная Представляет изображение как набор геометрических примитивов. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться. Всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Без особых потерь растровые изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда. В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании. Фрактал объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.
РАСТРОВАЯ ГРАФИКА 16 Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение яркости, цвета, прозрачности или комбинация этих значений.
РАСТРОВАЯ ГРАФИКА Изображение создается совокупностью пикселей. разрешение измеряется в точках на дюйм (dpi) или на сантиметр (dpc). глубина цвета - число разрядов, отводимых для хранения информации о трех составляющих (если изображение цветное) или одной составляющей (для полутонового не цветного изображения). Например, при использовании модели RGB глубина 24 разряда на точку означает, что на каждый цвет (красный, синий, зеленый) отводится по 8 разрядов и поэтому в таком файле может храниться информация о 2^24 = 16,777,216 цветах (16 млн. цветов).
ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА Векторные изображения формируются из математических линий, называемых векторами. В этом случае внешний вид изображения определяется геометрическими характеристиками векторов.
ДВУХМЕРНАЯ ГРАФИКА. ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА 19 Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов.
ФРАКТАЛЬНАЯ ГРАФИКА - основана на математических вычислениях; -базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.
ФРАКТАЛЬНАЯ ГРАФИКА Фрактальная графика может быть описана по простому алгоритму, всего лишь несколькими математическими уравнениями. 21
ПРИМЕРЫ: Фрактал
2. Трехмерная графика (оперирует с объектами в трёхмерном пространстве.) 3. CGI графика Полигональная ВоксельнаяCGI изображения, получаемые компьютером на основе расчета и использующиеся в изобразительном искусстве, печати, кинематографических спецэффектах, на телевидении и в симуляторах. Созданием движущихся изображений занимается компьютерная анимация, представляющая собой более узкую область графики CGI. В полигональной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей, минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. Воксельная графика, аналогична растровой. Объект состоит из набора трехмерных фигур, чаще всего кубов.
ТРЕХМЕРНАЯ ГРАФИКА. ВОКСЕЛЬНАЯ ГРАФИКА Воксельная графика, аналогична растровой. Объект состоит из набора трехмерных фигур, чаще всего кубов. 24
ПОЛИГОНАЛЬНАЯ ГРАФИКА Полигональная графика представляет все объекты как набор поверхностей, минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. 25
CGI ГРАФИКА CGI (computer-generated imagery) - изображения, получаемые компьютером на основе расчета и использующиеся в изобразительном искусстве, печати, кинематографических спецэффектах, на телевидении и в симуляторах. 26
ГРАФИЧЕСКИЕ ФОРМАТЫ - виду хранимых данных (растровая, векторная и смешанная формы), - по допустимому объему данных- параметрам изображения- хранению палитры - методике сжатия данных - по способам организации файла (текстовый, двоичный) различаются по:
ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ размер изображения разрешение формат тип цветовой модели палитра (цветовое разрешение)
РАЗРЕШЕНИЕ Разрешение – это совокупность размера изображения в пикселях и глубины цвета. Пространственное разрешение (или просто разрешение) характеризует количество мельчайших элементов информации, из которых состоит изображение. Яркостное разрешение характеризует количество уровней яркости, которые может принимать отдельный пиксель. Чем выше яркостное разрешение, тем большее число уровней яркости будет содержать файл изображения. Разрешение – это совокупность размера изображения в пикселях и глубины цвета. Пространственное разрешение (или просто разрешение) характеризует количество мельчайших элементов информации, из которых состоит изображение. Яркостное разрешение характеризует количество уровней яркости, которые может принимать отдельный пиксель. Чем выше яркостное разрешение, тем большее число уровней яркости будет содержать файл изображения.
СИСТЕМЫ СМЕШЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЦВЕТОВ: аддитивная - красный, зеленый, синий (RGB) (удобна для светящихся поверхностей, например экранов ЭЛТ или цветных ламп). субтрактивная - голубой, пурпурный, желтый (CMY) (Для отражающих поверхностей, например типографских красок, пленок и несветящихся экранов).
Аддитивная цветовая модель RGB Любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов красного, зеленого, синего. При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совмещение трех компонентов дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. RGB служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре). Любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов красного, зеленого, синего. При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совмещение трех компонентов дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. RGB служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре).
Цветовыми компонентами CMY служат цвета, полученные вычитанием основных из белого: голубой (cyan) = белый - красный = зеленый + синий; пурпурный (magenta) = белый - зеленый = красный + синий; желтый (yellow) = белый - синий = красный + зеленый. CMYK используют при подготовке публикаций к печати. Цветовыми компонентами CMY служат цвета, полученные вычитанием основных из белого: голубой (cyan) = белый - красный = зеленый + синий; пурпурный (magenta) = белый - зеленый = красный + синий; желтый (yellow) = белый - синий = красный + зеленый. CMYK используют при подготовке публикаций к печати. Цветовая модель CMYK, цветоделение
ФОРМАТЫ ХРАНЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
РАСТРОВЫЕ РЕДАКТОРЫ К редакторам обработки растровой графики относятся Adobe Photoshop, Corel Photo Paint Основное назначение растрового редактора: ретушь готовых изображений монтаж композиций из отдельных фрагментов, применение специальных эффектов -фильтров
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ПРИ РАБОТЕ С ИЗОБРАЖЕНИЯМИ:
ВЕКТОРНЫЕ РЕДАКТОРЫ Графические изображения высокой четкости и точности: создание чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. Основные редакторы векторной графики: Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw. Векторное изображение можно строить путем создания и объединения простейших контуров, либо получать путем трассировки (векторизации) растровых изображений. Перед использованием векторного изображения выполняется растрирование изображения.
ПРОГРАММЫ САПР Программы САПР (системы автоматизированного проектирования) предназначены для высокоточного проектирования. Программы САПР используются для детальной разработки предметов реального мира: зданий, автомобилей, частей механизмов и т.п. Самая известная из программ САПР высокого уровня AutoCAD фирмы Autodesk.
КОНЕЦ