Компьютерная графика

Основные данные о работе

Версия шаблона	1.1
Филиал	Петрозаводский
Вид работы	Творческая работа
Название дисциплины	Компьютерная графика
Тема	Виды компьютерной графики: области ее применения
Фамилия студента	Пашукова
Имя студента	Виктория
Отчество студента	Юрьевна
№ контракта	0800511400609008

 

Содержание

Основная часть

  Виды компьютерной  графики: области ее применения

Основная часть

Виды  компьютерной графики: области ее применения.

Компьютерная  графика - это

• область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере;
• новая отрасль знаний, которая, с одной стороны, представляет комплекс аппаратных и программных средств, используемых для формирования, преобразования и выдачи информации в визуальной форме на средства отображения ЭВМ;
• совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление;
• вид искусства.

 Компьютерная графика  классифицируется по типу представления  графической информации, следовательно, по алгоритмам представления графической информации:

Векторная графика

Векторная графика представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них  выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, сплайны некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном  формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной  графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остаётся прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов. Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.

Векторные графические  редакторы:

• Adobe Illustrator;
• CorelDraw;
• Macromedia FreeHand.

Область применения:

Создание объектов с  четкой границей и ясными деталями – это шрифт, логотип, графический  знак, орнамент, декоративная композиция.

Рис. 1 Пример векторной графики

Растровая графика

Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

Изображение представляется в виде большого количества точек - чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины - разрешением (обычно, точек на дюйм - dpi или пикселей на дюйм -ppi).

Без особых потерь растровые  изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения  тогда исчезнут навсегда, что иначе в векторном представлении. Увеличение же растровых изображений оборачивается красивым видом на увеличенные квадраты того или иного цвета, которые раньше были пикселями. Простейшим способом является замена одного пикселя несколькими того же цвета (метод копирования ближайшего пикселя: Nearest Neighbour). Более совершенные методы используют алгоритмы интерполяции, при которых новые пиксели получают некоторый цвет, код которого вычисляется на основе кодов цветов соседних пикселей. Подобным образом выполняется масштабирование в программе Adobe Photoshop (билинейная и бикубическая интерполяция). В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.

Растровые графические  редакторы:

• Adobe Photoshop;
• Corel PHOTO-PAINT;
• MS Paint.

Область применения:

Создание фотореалистических изображений  с тонкими цветовыми переходами – это портрет, пейзаж, живописный коллаж. В веб-дизайне. Применяемые на веб-страницах изображения, как правило не велики, а вывод их на экран осуществляется самим веб-обозревателем без применения дополнительных программ.

Рис. 2 Пример растровой графики

Фрактальная графика

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.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, к изображениям вне этих классов, фракталы применимы слабо.

Редакторы фрактальной  графики 

• Ultra Fractal;
• Fractal Explorer;
• Mystica.

Область применения:

Создание текстур, фоновых изображений, ландшафты для компьютерных игр, построение ирреальных изображений.

Рис. 3 Пример фрактальной графики

Трехмерная  графика

Трёхмерная графика  оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники. Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют матрицы. В компьютерной графике используется три вида матриц: матрица поворота , матрица сдвига, матрица масштабирования. Любой полигон можно представить в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют собой вектор (x, y, z). Умножив вектор на соответствующую матрицу, мы получим новый вектор. Сделав такое преобразование со всеми вершинами полигона, получим новый полигон, а преобразовав все полигоны, получим новый объект, повёрнутый/сдвинутый/промасштабированный относительно исходного.

Редакторы трехмерной графики 

• 3D Studio Max;
• Blender;
• Maya;
• Milkshape 3D.

Область применения:

Создание изображений  на плоскости в архитектурной  визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, в науке и промышленности.

Рис. 4 Пример трёхмерной графики

Области применения компьютерной графики

1. Научная графика

Современная научная  компьютерная графика дает возможность  проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов. Назначение научной графики - наглядное  изображение объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов.

2. Деловая графика

Программные средства деловой  графики включаются в состав электронных  таблиц. Назначение деловой графики - создание иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы.

3. Конструкторская графика

Используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Компьютерные приложения, работающие в этой области, получили название САПР — Системы Автоматизированного ПРоектирования. Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым может привести изменения в конструкции.

4. Иллюстративная графика

С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. 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". Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связано с большим объемом вычислений.

5. Компьютерная анимация

Полученные рисунки, выводимые  последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения. Мультимедиа - это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Цветовые модели

Цвета в природе редко  являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK, НSB.

Цветовая модель RGB

Наиболее проста для понимания  и очевидна модель RGB. В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим  из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue).

 

Рис. 5 Цветовая модель RGB

Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонентов называют аддитивным методом. Он применяется  всюду, где цветное изображение  рассматривается в проходящем свете («на просвет»): в мониторах, слайд-проекторах и т.п. Нетрудно догадаться, что чем меньше яркость, тем темнее оттенок. Поэтому в аддитивной модели центральная точка, имеющая нулевые значения компонентов (0,0,0), имеет черный цвет (отсутствие свечения экрана монитора). Белому цвету соответствуют максимальные значения составляющих (255, 255, 255). Модель RGB является аддитивной, а ее компоненты: красный (255,0,0), зеленый (0,255,0) и синий (0,0,255) - называют основными цветами.

Цветовая модель CMYK

Эту модель используют для  подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что  их видят не в проходящем, а в  отраженном свете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света  она поглощает и меньше отражает. Совмещение трех основных красок поглощает почти весь падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти черным. В отличие от модели RGB увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а наоборот к ее уменьшению.

Рис. 6 Цветовая модель CMYK

Цветовая модель НSB

Некоторые графические  редакторы позволяют работать с  цветовой моделью HSB. Модель HSB наиболее удобна для человека. Она проста и интуитивно понятна. В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Регулируя эти три компонента, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями. Оттенок цвета указывает номер цвета в спектральной палитре. Насыщенность цвета характеризует его интенсивность - чем она выше, тем "чище" цвет. Яркость цвета зависит от добавления чёрного цвета к данному - чем её больше, тем яркость цвета меньше.

 

Рис. 7 Цветовая модель НSB

Список использованных источников

1	http://art.ioso.ru/wiki/index.php/Развитие_компьютерной_графики
2	Информатика: Базовый курс/С.В.  Симонович и др. – СПб.: «Питер», 2001.