Ноу Інти, лекція, основи комп’ютерної графіки

Заняття 1. Основні поняття

Коротка анотація: Поняття "комп'ютерна графіка". Растрові зображення. Пікселі. Дозвіл зображення. Розмір зображення. Переваги і недоліки растрової графіки. Векторна графіка. Переваги та недоліки векторної графіки. Порівняння растрової і векторної графіки.

Мета: отримати уявлення про базові поняття комп'ютерної графіки.

Комп'ютерна графіка - це область інформатики, що займається створенням, зберіганням та обробкою різних зображень (малюнків, креслень, мультиплікації) на комп'ютері.

Комп'ютерна графіка класифікується за типом представлення графічної інформації, і наступними з нього алгоритмами обробки зображень. Зазвичай комп'ютерну графіку розділяють на векторну і растрову.

Під растрових розуміють спосіб представлення зображення у вигляді сукупності окремих точок (пікселів) різних кольорів або відтінків.

При збільшенні растрового малюнка в кілька разів стає видно, що зображення складається з кінцевого числа "квадратиків" певного кольору. Ці квадратики і називають пікселями.

У векторній графіці всі зображення описуються у вигляді математичних об'єктів - контурів, тобто зображення розбивається на ряд графічних примітивів - точки, прямої. ламаної, дуги, багатокутника.

Обидва ці способи кодування графічної інформації мають свої особливості і недоліки.

Растрова графіка дозволяє створити (відтворити) практично будь-який малюнок, з використанням більш ніж 16 млн. Відтінків кольорів, незалежно від складності.

Растрове представлення зображення природно для більшості пристроїв введення-виведення графічної інформації, таких як монітори, матричні та струменеві принтери, цифрові фотоапарати, сканери.

Основною проблемою растрової графіки є великий обсяг файлів, що містять зображення: чим більше кількість пікселів і чим менше їх розміри, тим краще виглядає зображення.

Другий недолік растрових зображень пов'язаний з неможливістю їх збільшення для розгляду деталей. Оскільки зображення складається з точок, то збільшення зображення приводить тільки до того, що ці точки стають більшими і нагадують мозаїку. Ніяких додаткових деталей при збільшенні растрового зображення розглянути не вдається. Більш того, збільшення точок растру візуально спотворює ілюстрацію і робить її грубою. Цей ефект називається пікселізацією (від піксель - найменший елемент зображення, точка (як атом в молекулі)).

Мал. 1.1. растрове зображення

У векторних зображень. навпаки, розмір файлу не залежить від реальної величини об'єкта, що дозволяє, використовуючи мінімальну кількість інформації. описати скільки завгодно великий об'єкт файлом мінімального розміру.

Опис об'єктів може бути легко змінена. Також це означає, що різні операції з малюнком, такі як переміщення, масштабування, обертання, заповнення та т. Д. Погіршують його якості.

Мал. 1.2. векторне зображення

До недоліків векторної графіки відносять такі:

1. Можливість зображення у векторному вигляді доступна далеко не для кожного об'єкта: для цього може знадобитися розбити об'єкт на дуже велику кількість векторних ліній, що сильно збільшує кількість пам'яті, займаної зображенням, і час його промальовування на екрані.
2. Векторний формат не дає можливість відобразити плавні переходи кольорів, зберегти фотографічну точність зображення.

Вибір реєстрового або векторного формату залежить від цілей і завдань роботи з зображенням. Кожен з видів комп'ютерної графіки був розроблений для вирішення певних завдань і має свою задану область застосування.

Якщо потрібна фотографічна точність передачі кольору, то переважно растр. Логотипи, схеми, елементи оформлення зручніше представляти у векторному форматі.

Пікселі, дозвіл, розмір зображення

Розміри растрових зображень висловлюють у вигляді кількості пікселів по горизонталі і вертикалі, наприклад, 600? 800. В даному випадку це означає, що ширина зображення становить 600, а висота - 800 точок. Кількість точок по горизонталі і вертикалі може бути різним для різних зображень.

При виведенні зображення на поверхню екрану або паперу, воно займає прямокутник певного розміру. Для оптимального розміщення зображення на екрані необхідно узгоджувати кількість точок в зображенні, пропорції сторін зображення з відповідними параметрами пристрою відображення.

Ступінь деталізації зображення, число пікселів (точок) відводяться на одиницю площі називають дозволом.

Якщо пікселі зображення виводяться пікселями пристрої виведення один до одного, розмір буде визначатися тільки дозволом пристрої виведення. Відповідно, чим вище дозвіл екрана, тим більше точок відображається на тій же площі і тим менше зернистої та більш якісною буде ваша картинка.

При великій кількості точок, розміщеному на маленькій площі, око не помічає мозаїчності малюнка. Справедливо і зворотне: мале дозвіл дозволить оці помітити растр зображення ( "сходинки").

Висока роздільна здатність зображення при малому розмірі площині відображає пристрою не дозволить вивести на нього все зображення, або при виведенні зображення буде "підганяти", наприклад, для кожного відображуваного пікселя будуть усереднюють кольору потрапляє в нього частини вихідного зображення. При необхідності крупно відобразити зображення невеликого розміру на пристрої з високою роздільною здатністю доводиться обчислювати кольору проміжних пікселів.

Слід чітко розрізняти: дозвіл екрана; дозвіл друкувального пристрою; дозвіл зображення.

Всі ці поняття відносяться до різних об'єктів. Один з одним ці види дозволу ніяк не пов'язані, поки не буде потрібно дізнатися, який фізичний розмір буде мати картинка на екрані монітора, відбиток на папері або файл на жорсткому диску.

Дозвіл принтера (друкованого зображення) - це властивість принтера, що виражає кількість окремих крапок, які можуть бути надруковані на ділянці одиничної довжини (растра). Воно вимірюється в одиницях dpi (точки на дюйм) і визначає розмір зображення при заданій якості або, навпаки, якість зображення при заданому розмірі. Залежно від сорту паперу вибирають такі величини частоти растру: для газетного паперу - 70-90 dpi, для паперу середньої якості - 90-100 dpi, для глянцевої - 133 dpi і вище.

Значення дозволу зображення зберігається у файлі зображення і нерозривно пов'язане з іншою властивістю зображення - його фізичним розміром.

Фізичний розмір зображення може вимірюватися як в пікселях, так і в одиницях довжини (міліметрах, сантиметрах, дюймах). Він задається при створенні зображення і зберігається разом з файлом.

Якщо зображення готують для демонстрації на екрані, то його ширину і висоту задають у пікселах, щоб знати, яку частину екрана воно займає. Якщо зображення готують для друку, то його розмір задають в одиницях довжини, щоб знати, яку частину аркуша паперу воно займе.