Поняття комп'ютерної графіки

Комп’ютерна графiка — це графiка, яка обробляється й вiдображається засобами обчислювальної технiки. Для вiдображення графiки використовують монiтор, принтер, плотер тощо.

Для будь-якої графiки можна видiлити процеси її створення i вiзуалiзацiї. У разi традицiйної графiки (декоративного розпису, ескiзiв, креслень тощо) цi процеси збiгаються у часi. Справдi, художник або кресляр вiдразу бачить результати своєї працi. Інша ситуацiя в комп’ютернiй графiцi. Створенi зображення можуть зберiгатися невизначений час у виглядi файлiв на носiях. Вiзуалiзуються вони тодi, коли данi iз файлiв надходять на пристрої виведення: монiтор або принтер. Данi про зображення зберiгаються у графiчних файлах. Спосiб органiзацiї графiчних файлiв називається графiчним форматом.

Формати графiчних файлiв розглянемо пiзнiше, а поки що зупинимося на способах подання зображень.

Растровi зображення

Нагадаємо, що для вiдтворення зображення на пристрої виведення зображення розбивається на точки — пiкселi. Наочним прикладом цього є формування зображення на екранi монiтора. Пiкселi впорядкованi по рядках, а набiр рядкiв утворює растр. За аналогiєю iз формуванням зображення на екранi монiтора будь-яке зображення, побудоване на основi растра, називають растровим.

Растрове зображення — це набiр пiкселiв, тобто кольорових точок, розташованих на правильнiй сiтцi. Ви можете будь який малюнок на паперi розкреслити вертикальними i горизонтальними лiнiями так, щоб утворилася правильна сiтка зквадратними комiрками. Заповнiть кожну комiрку однорiдним кольором, що найбiльше пiдходить для цiєї частини малюнка. У результатi ви отримаєте растровий малюнок.

Важливою характеристикою растра є його роздiльна здатнiсть, тобто кiлькiсть пiкселiв на одиницю довжини. Значення роздiльної здатностi звичайно записується в одиницях dpi. Роздiльна здатнiсть екранного зображення звичайно становить 72 або 96 dpi, вiдбитка лазерного принтера — 600 dpi. Джерелом растрових даних є також спецiальнi пристрої введення: сканери, вiдеокамери, цифровi фотоапарати. Растровi зображення, призначенi для високоякiсного друку, мають дуже великий обсяг. Щоб уникнути проблеми великих графiчних файлiв, часто використовують iнший спосiб подання зображень — векторний.

Векторнi зображення

 Ідея векторного зображення полягає в описi елементiв зображення за допомогою математичних формул. Для цього зображення розкладається на простi об’єкти — примiтиви. Основнi графiчнi примiтиви: лiнiї, елiпси, кола, многокутники, зiрки тощо. Примiтиви створюються на основi ключових точок, що визначаються у виглядi набору чисел. Програма вiдтворює зображення шляхом з’єднання ключових точок. Для опису рiзних геометричних фiгур потрiбнi ключовi точки рiзних типiв. На векторнi об’єкти розкладаються не тiльки геометричнi фiгури й рiзнi малюнки, а й текст.

Чому цей тип зображень називають векторним?

Що називається вектором у математицi? (Вектор — це вiдрiзок прямої, що має довжину i напрямок.)

У комп’ютернiй графiцi термiн «вектор» має дещо iнший змiст. Вiн означає частину лiнiї (сегмент), що задається ключовими точками. Отже, файли векторних зображень мiстять не пiксельнi значення, а математичнi описи елементiв зображень. За цими описами вiдбувається вiзуалiзацiя зображень у пристроях виведення.

Тривимiрна графiка

Останнiм часом все бiльшої популярностi набуває тривимiрна графiка (3D графiка), що вивчає прийоми й методи створення об’ємних моделей об’єктiв, якi максимально наближенi до реальних. Основним завданням цього виду графiки є створення не плоского зображення об’єкта, а його об’ємної моделi, яку можна обертати й розглядати з усiх бокiв.

Для створення об’ємних зображень використовують рiзнi графiчнi примiтиви (паралелепiпед, куб, кулю, конус та iншi) i гладкi (сплайновi) поверхнi. За їх допомогою спочатку створюють каркас об’єкта, потiм його поверхню покривають матерiалами, вiзуально схожими на реальнi. Далi задають освiтлення, гравiтацiю, властивостi атмосфери та iншi параметри простору, в якому вiн знаходиться. Для об’єктiв, що рухаються, вказують траєкторiю його руху, швидкiсть тощо.

Тривимiрна графiка широко використовується в iнженерному проектуваннi, комп’ютерному моделюваннi фiзичних об’єктiв i процесiв, в мультиплiкацiї, кiнематографiї та комп’ютерних iграх. 

Фрактальна графiка

Фрактал (лат. fractus — складений iз фрагментiв) — це зображення, яке складається з подiбних мiж собою елементiв.

Побудова фрактального малюнка може вiдбуватися за деяким алгоритмом або шляхом автоматичної генерацiї зображень за допомогою обчислень за певними формулами. Змiна в алгоритмах або значень коефiцiєнтiв у формулах призводить до модифiкацiї зображення.

Фрактальну графiку часто використовують для графiчного представлення даних пiд час моделювання деяких процесiв, для автоматичної генерацiї абстрактних зображень, у розважальних програмах.

Формати графiчних файлiв

Розмiр графiчного файла залежить вiд формату, обраного для збереження зображення. Існує декiлька категорiй форматiв графiчних файлiв.

Растровi формати. Це формати, якi використовуються для збереження растрових зображень. Вони найбiльш придатнi для запису графiчних даних, якi отриманi зпристроїв уведення. Найпоширенiшi растровi формати: BMP (скорочення вiд Bit Map Picture), PCX, TIFF, GIF, JPG, PNG.

Векторнi формати. Кориснi для збереження лiнiйних елементiв (прямих, кривих, многокутникiв), рiзних геометричних фiгур, тексту. Прикладами найбiльш поширених векторних форматiв є CDR (формат файлiв векторного редактора CorelDRAW), DXF (файли пакета iнженерної графiки AutoCAD).

Метафайловi формати. Вiдмiннiсть цього формату вiд попереднiх полягає в тому, що вiн може зберiгати як растровi, так i векторнi данi. Метафайли звичайно використовуються для перенесення зображень мiж рiзними додатками й комп’ютерними платформами (IBM PC i Mac). Популярними метафайловими форматами є WPG, CGM.

Програмнi засоби для роботи з графiчними зображеннями

Office Picture Manager у складi пакета Microsoft Office. Ця програма забезпечує засоби для керування, редагування й спiльного використання малюнкiв. Користувачi можуть переглядати всi малюнки форматiв JPG, GIF, PNG, BMP, TIFF. Засiб пошуку малюнкiв дозволяє знайти малюнки, використовуючи автоматичний пошук. Програма дозволяє змiнювати вигляд малюнкiв, коректуючи яскравiсть, контрастнiсть, колiр, проводити обрiзку, повертати та вiдоображати малюнок, виправляти ефект «красных глаз». Змiнений малюнок можна зберегти пiд iншим iменем та в iншому мiсцi.

Програма Office Picture Manager надає потужнi засоби для спiльного використання графiчних зображень, дозволяє вiдправляти малюнки електронною поштою, а також створювати вузли Microsoft SharePoint Picture Library в локальних мережах.

Графiчнi редактори

Графiчний редактор — це прикладна програма, призначена для створення й обробки графiчних зображень на комп’ютерi.

Графiчний редактор дозволяє створенi зображення записувати у файл, а також посилати зображення на пристрiй виведення. Для роботи зрастровими (точковими) зображеннями iснують растровi редактори (Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint, Microsoft Paint), а для роботи з векторними зображеннями — векторнi редактори (Corel DRAW, Adobe Illustrator, Xara).

Керування кольором

Керування кольором — процес точного, узгодженого виводу кольору на пристроях вводу та виводу iнформацiї.

Система керування кольором спiвставляє кольори пристроїв: сканери, монiтори й принтери, перетворюючи кольори з одного кольорового простору в iнший (наприклад, iз RGB у CMYK), забезпечує точний попереднiй перегляд документа на екранi.

CMYK—багатомiрний кольоровий простiр, який утворюється блакитною, лiловою, жовтою i чорною складовими кольору. Як правило, ця система використовується в пристроях масового кольорового друку.

RGB — багатомiрний кольоровий простiр, який утворюється червоною, зеленою i синьою складовими кольору. Як правило, ця система використовується в сканерах, цифрових камерах, монiторах i принтерах.

HSB — використовує три базових компоненти: вiдтiнок (англ. hue), контраст або насиченiсть (англ. saturation) i яскравiсть кольору (англ. brightness). Вiдтiнок кольору вказує номер кольору в спектральнiй палiтрi. Насиченiсть кольору характеризує його iнтенсивнiсть — чим вона бiльша, тим «чистiший» колiр. Яскравiсть кольору залежить вiд домiшки чорної фарби до заданого кольору – чим її бiльше, тим яскравiсть кольору менша. Таким чином, можна отримати всi кольори, якi здатне сприйняти око людини.