Електронний навчальний курс інформатика

Тема 4. Засоби і технології створення і перетворення інформаційних об'єктів

Література: 1; 4; 5; 7; 8.

Створення та редагування графічних документів

Розділ інформатики, в якому розробляються і використовуються методи отримання графічних зображень за допомогою ЕОМ, називається комп'ютерна графіка.
Етапи розвитку комп'ютерної графіки

псевдографічні друк на знаковому друкованому пристрої у вигляді мозаїки з символів
висновок графічних зображень (графіків, діаграм, креслень) з допомогу плоттера
використання графічних дисплеїв, графічної друку на кольорових принтерах, графічних пакетів загального призначення

Області застосування комп'ютерної графіки

Растрова комп'ютерна графіка

Растровий формат характеризується тим, що всі зображення по вертикалі і горизонталі розбивається на досить дрібні прямокутники - так звані елементи зображення, або пікселі (від англійського pixel - picture element).
У файлі, що містить растрову графіку, зберігається інформація про колір кожного пікселя даного зображення. Чим менше прямокутники, на які розбивається зображення, тим більше дозвіл (resolution), тобто, тим більше дрібні деталі можна закодувати в такому графічному файлі.
Розмір (size) зображення, що зберігається в файлі, задається у вигляді числа пікселів по горизонталі (width) та вертикалі (height). Для прикладу, оптимальне дозвіл 15-дюймового монітора, як правило, становить 1024x768.

глибина кольору
Крім розміру зображення, важливою є інформація про кількість квітів, закодованих в файлі. Колір кожного пікселя кодується певним числом біт (bit), тобто елементарних одиниць інформації, з якими може мати справу комп'ютер. Кожен біт може приймати два значення - 1 або 0. У залежності від того, скільки біт відведено для кольору кожного пікселя, можливо кодування різного числа квітів. Неважко здогадатися, що якщо для кодування відвести лише один біт, то кожен піксель може бути або білим (значення 1), або чорним (значення 0). Таке зображення називають монохромним (monochrome).
Далі, якщо для кодування відвести чотири біта, то можна закодувати 24 = 16 різних кольорів, що відповідають комбінаціям біт від 0000 до 1111. Якщо відвести 8 біт - то такий малюнок може містити 28 = 256 різних кольорів (від 00000000 до 11111111), 16 біт - 216 = 65 536 різних кольорів (так званий High Color). І, нарешті, якщо відвести 24 біта, то потенційно малюнок може містити 224 = 16 777 216 різних кольорів і відтінків - цілком достатньо навіть для самого вимогливого художника! В останньому випадку кодування називається 24-bitTrue Color. Слід звернути увагу на слово "потенційно": навіть якщо в файлі і відводиться 24 біта на кожен піксель, це ще не означає, що ви дійсно зможете насолодитися такою багатою палітрою - адже технічні можливості моніторів обмежені.

RGB-модель
Спосіб поділу кольору на складові компоненти називається Кольоровий моделлю. У комп'ютерній графіці застосовуються три колірні моделі: RGB, CMYK і HSB.
Найбільш поширеним способом кодування кольору є модель RGB. При цьому способі кодування будь-який колір подається у вигляді комбінації трьох кольорів: червоного (Red), зеленого (Green) і синього (Blue), взятих з різною інтенсивністю. Інтенсивність кожного з трьох кольорів - це один байт (тобто число в діапазоні від 0 до 255), який добре представляється двома 16-річної цифрами (числом від 00 до FF). Таким чином, колір зручно записувати трьома парами 16-ковий цифр, як це прийнято, наприклад, в HTML-документах.

Колірна модель CMYK
Колірна модель CMYK відповідає малюванню фарбами на паперовому аркуші та використовується при роботі з відбитим кольором, тобто для підготовки друкованих документів.
Колірними складовими цієї моделі є кольори: блакитний (Cyan), пурпурний (Magenta), жовтий (Yellow) і чорний (Black). Ці кольори виходять в результаті віднімання основних кольорів моделі RGB з білого кольору. Чорний колір задається окремо. Збільшення кількості фарби призводить до зменшення яскравості кольору.

Колірна модель HSB
Системи квітів RGB і CMYK пов'язані з обмеженнями, що накладаються апаратним забезпеченням (монітор комп'ютера в разі RGB і друкарські фарби в разі CMYK).
Колірна модель HSB найбільш зручна для людини, тому що вона добре узгоджується з моделлю сприйняття кольору людиною. Компонентами моделі HSB є:

Тон - це конкретний відтінок кольору. Насиченість характеризує його інтенсивність або чистоту. Яскравість ж залежить від домішки чорної фарби, доданої до даного кольору.
Значення кольору вибирається як вектор, що виходить з центру кола. Точка в центрі відповідає білому кольору, а точки по межі окружності - чистим кольорам. Напрямок вектора визначає колірний відтінок і задається в кутових градусах. Довжина вектора визначає насиченість кольору. Яскравість кольору задають на окремій осі.
Комп'ютерне растрове зображення представляється у вигляді прямокутної матриці, кожна клітинка якої представлена кольоровий точкою.
Пікселі подібні до зерен фотографії та при значному збільшенні вони стають помітними. Растрова карта являє собою набір (масив) трійок чисел: дві координати пікселя на площині і його колір.

На відміну від векторних зображень, при створенні об'єктів растрової графіки математичні формули не використовуються, тому для синтезу растрових зображень необхідно ставити дозвіл і розміри зображення.
За допомогою растрової графіки можна відобразити і передати всю гаму відтінків і тонких ефектів, властивих реальному зображенню. Растрове зображення ближче до фотографії, воно дозволяє більш точно відтворювати основні характеристики фотографії: освітленість, прозорість і глибину різкості.

Векторна комп'ютерна графіка

При векторному форматі малюнок представляється у вигляді комбінації простих геометричних фігур - точок, відрізків прямих і кривих, кіл, прямокутників і т.п. При цьому для повного опису малюнка необхідно знати вид і базові координати кожної фігури, наприклад, координати двох кінців відрізка, координати центру і діаметр кола і т.д. Цей спосіб кодування ідеально підходить для малюнків, які легко уявити у вигляді комбінації найпростіших фігур, наприклад, для технічних креслень.
Основним логічним елементом векторної графіки є геометричний об'єкт. Як об'єкт приймаються прості геометричні фігури (так звані примітиви - прямокутник, окружність, еліпс, лінія), складені фігури або фігури, побудовані з примітивів, колірні заливання, в тому числі градієнти.
Перевага векторної графіки полягає в тому, що форму, колір і просторове положення складових її об'єктів можна описувати за допомогою математичних формул.

Важливою перевагою програм векторної графіки є розвинуті засоби інтеграції зображень і тексту, єдиний підхід до них. Тому програми векторної графіки незамінні в області дизайну, технічного малювання, для креслярсько-графічних і оформлювальних робіт.
Однак, з іншого боку, векторна графіка може здатися надмірно жорсткою, "фанерною". Вона дійсно обмежена в чисто живописних засобах: в програмах векторної графіки практично неможливо створювати фотореалістичні зображення. Крім того, векторний принцип опису зображення не дозволяє автоматизувати введення графічної інформації, як це робить сканер для точкової графіки. Володіючи витонченими методами відтворення (метод трасування променів, метод излучательности), ці програми дозволяють створювати фотореалістичні растрові зображення з довільним дозволом з векторних об'єктів при помірних витратах сил і часу.
У будь-якому випадку, якщо ви працюєте з графікою, то неминуче будете мати справу з обома її формами - векторної і растрової. Розуміння їх сильних і слабких сторін дозволить вам виконати свою роботу максимально ефективно.