Лекция № 3 Компьютерная графика компьютерная графика

Лекция № 3 Компьютерная графика

компьютерная графика – специальная область информатики, изучающая методы и средства создания, обработки и использования электронных изображений с помощью аппаратно-программных и телекоммуникационных средств

Назначение компьютерной графики – визуализация и построение изображения графического объекта Требования: — скорость построения — качество изображения — реалистичность — эстетические характеристики — достоверность и др.

области применения компьютерной графики: • компьютерное моделирование; • проектирование с использованием САПР; • дизайн сайтов в сети Internet; • мультимедиа презентации, видео и киноиндустрия; • ландшафтный дизайн; • реклама; • обучающие программы; • компьютерные игры

Растровая Векторная Фрактальная. Трехмерная 3 D Двумерная 2 D Компьютерная графика

Растровая графика Растровое изображение — это файл данных или структура, представляющая собой сетку пикселей или точек цветов на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах

Растр (raster) — форма цифрового представления изображений в виде прямоугольной матрицы элементов изображения (пикселов) Растровое представление (bitmap) – описание графического изображения при помощи массива пикселов

Пиксель (pixel — picture и element ) — минимальный элемент растрового изображения.

Характеристики изображения: • количество пикселей (разрешение dpi или dpc); • глубина цвета; • цветовое пространство

Принято различать : • разрешение оригинала ( dpi ); • разрешение экранного изображения; • разрешение печатного изображения

Линеатура — частота сетки растра, измеряющаяся числом линий на дюйм ( lines per inch — lpi ) Интенсивность тона ( светлота ) принято подразделять на 256 уровней. Для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 256 = 16 Х 16 точек

N — число градаций уровня тона, dpi — разрешение устройства вывода, lpi — линеатура растра N dpi lpi dpi N ();

Динамический диапазон (D) = оптическая плотность 1 lg. D 0 F F 1 lg. D; F F 0 0 F F F — падающий световой поток, — отраженный световой поток, — пропущенный световой поток. коэффициент пропускания коэффициент отражения

Масштабирование растровых изображений противодействия пикселизации • оцифровывать оригинал с достаточным разрешением • применение стохастического растра • использование метода интерполяции

Размер файла зависит от двух факторов: • размера изображения (количества пикселей) • глубины цвета изображения

Режимы представления растровых изображений Штриховое изображение ( line art ) Градации серого (полутоновый) ( gray scale ) Индексиро-ва нные цвета (indexed color) Цветное изображение ( true color ) RGB CMYK HSB HLS CIE XYZ CIE L*a*b

R G B red + green + blue цвет кодируется 8 битами состояние пикселя 24 битами яркость каждого базового цвета принимает значение от 0 до

C M Y K C yan + M agenta + Y ellow + Blас К цвет кодируется 8 битами состояние пикселя 32 битами яркость каждого базового цвета принимает значение от 0 до

HSB Hue — оттенок Saturation — насыщенность Brightness — яркость Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов

хроматические и ахроматические цвета НАСЫЩЕННОСТЬ — степень удалённости цвета от серого той же светлоты Степень хроматичности цвета определяется насыщенностью. спектральные цвета — max значение насыщенности отсутствие цветового тона — min значение насыщенности

HLS Hue — оттенок Lightness — осветление Saturation — насыщенность интенсивность (осветление) изменяется в диапазоне от 0 до 100 %

CIE XYZ Красные компоненты цвета вытянуты вдоль оси Х, зелёные компоненты цвета вытянуты вдоль оси Y

CIE L*a*b а — изменяется в диапазоне от зелёного до красного, b — изменяется в диапазоне от синего до жёлтого Любой цвет данной модели определяется светлотой ( L )

• Формат файла – способ записи информации с помощью последовательности байт • Графический формат – это способ записи графической информации

Форматы растровой графики. P C D PSD PNG GIF JPEGTIFFBMP TGA RAW

— используется в операционной системе Windows — поддерживается многими графическими редакторами — использует как индексированный, так и RGB -цвет — применяется для хранения растровых изображений Формат . bmp ( Windows Device Independent Bitmap )

• использует простейший способ сжатия файла • позволяет выполнить быструю перезапись изображения из файла в видеопамять и обратно • обеспечивает правильную цветопередачу Формат . pcx PC Paint. Brush File Format

• может хранить изображения с глубиной цвета до 32 бит • имеет дополнительный альфа-канал • информация может быть сжата Формат . tga «Targa»

• используется при импорте файлов растровой графики в векторные программы • диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB и CMYK. • огромные размеры получаемых файлов Формат. tif Tag Image File Format

• реализует эффективный алгоритм сжатия для фотографических изображений • размер файла от 10 до 500 раз меньше, чем BMP • необратимо искажает изображение • непригоден для хранения изображений, подлежащих последующей обработке Формат . jpeg (. jpg) Joint Photographic Expert Group

• использование режима индексированных цветов • небольшие размеры файлов изображений • возможность использования режима постепенного проявления изображения (interleaved), • ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть записано только в режиме 256 цветов Формат . gif Graphic Interchange Format

• сжатие графической информации без потерь качества • поддерживает цветные фотографические изображения • позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности • двумерная чересстрочная развертка • встроенная гамма — коррекция • непригоден хранения изображений, подлежащих печати • подходит для публикации высококачественной растровой графики в Интернете Формат . png Portable Network Graphic

• формат растрового редактора Photoshop • возможность хранения слоев • файлы PSD свободно читаются большинством графических редакторов Формат . psd Adobe Photoshop Document

Векторная графика Векторная графика — это метод графического представления объекта в виде геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, в компьютерной графике

Типичные примитивные объекты: • линии и ломанные линии • многоугольники • окружности и эллипсы • кривые Безье (сплайны). • текст

Математические основы векторной графики • Точка — представляется двумя числами (х, у), • Прямая линия – описывается уравнение у = kх+ b • Отрезок прямой + еще координаты начала и конца отрезка ( х1 и х2 )

Объекты векторной графики хранятся в памяти компьютера в виде набора параметров, а на экране монитора изображение выглядит как набор точек.

Растровая графика Векторная графика

Преимущества векторного способа описания графики: ■ занимает относительно небольшое место в памяти компьютера ■ при изменении размеров изображения не изменяется размер файла ■ параметры объектов хранятся и могут быть изменены ■ огромная точность векторного изображения ■ даёт прекрасное качество печати ■ отсутствие проблем экспорта изображения в растровое ■ развитые средства интеграции изображений и текста ■ объекты располагаются в виде слоёв и могут перекрываться без воздействия друг на друга.

Недостатки векторной графики ■ основными компонентами векторных рисунков являются прямые линии ■ не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде. ■ невозможно экспортировать из растрового формата в векторный ■ невозможно применение обширной библиотеки эффектов ■ свойственна программная зависимость ■ существует очень узкий класс устройств, ориентированных исключительно на отображение векторных данных

SVGSVG PDFPDF EPSEPS AIAI CDRCDREMFEMFWMFWMF Форматы векторной графики

• Windows Meta. File (WMF) — универсальный формат для Windows-приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. • Corel. DRaw files (CDR) — оригинальный формат, используемый в системе обработки векторной графики Corel Draw. • низкая устойчивость и плохая совместимость файлов

PDF (Portable Document Format) — сохранение иллюстраций и текста — использование компрессии Acrobat Distiller Acrobat Exchange

Фрактальная графика Фрактал (от лат. fractus — дроблёный) — это бесконечно самоподобная геометрическая фигура, каждый фрагмент которой повторяется при уменьшении масштаба.

В центре фрактальной фигуры находится её простейший элемент — равносторонний треугольник

Фрактальные деревья

2 D -графика • подготовка графиков и редактирование растровых изображений • средства управления файлами и возможность показа слайд-фильмов • позволяет рисовать от руки и работать со слоями изображений, • поддерживает спецэффекты, Corel. DRAW

Corel. XARA • позволяет создавать векторные изображения • обладает эффектом прозрачности с градиентными свойствами • выполняет основные операции с растровыми изображениями • Позволяет просматривать файлы формата JPG, GIF , совместима с plug — in для Adobe Photoshop.

Macromedia Free. Hand • позволяет использовать и обрабатывать тексты • содержит набор инструментов для работы с цветом

3 D -графика 3 D MAX

True. Space — гибкость в управлении формами, — поддержка сплайнов — показывает линейки инструментов в 3 D-пространстве — имеет встроенный язык сценариев — открытость архитектуры позволяют увеличить возможности пакета

Light. Wave

Soft. Image 3 D — поддерживает моделирование на базе сплайнов, — создание спецэффектов, — технология переноса движения

Ray Dream Studio • использует нерезкость движений для придания им реалистичности. • поддерживает работу со сложными иерархическими объектами • использование направленного и рассеянного освещения

Фрактальная графика Chaos. Pro

Art Dabbler